Дано:
- Масса метана (CH4) = 16,0 г
- Энергия выделяемая при сгорании метана = 882 кДж
- Химическое количество метана = 100 моль
Найти:
1. Разницу массы исходных веществ и продуктов реакции.
2. Число молекул воды, масса которых равна рассчитанной разнице масс.
3. Энергию, эквивалентную данной массе.
Решение:
1. **Определим массу исходных веществ:**
При полном сгорании метана образуются углекислый газ (CO2) и вода (H2O) по следующему уравнению реакции:
CH4 + 2 O2 -> CO2 + 2 H2O
Для 1 моля метана (16 г):
- Из 1 моля метана получается 1 моль CO2 (44 г) и 2 моль H2O (36 г).
- Общая масса продуктов реакции = масса CO2 + масса H2O = 44 г + 36 г = 80 г.
Масса исходных веществ = масса метана + масса кислорода.
Чтобы найти массу кислорода для 1 моль метана, используем уравнение реакции:
2 моль O2 требуется на 1 моль CH4, т.е. 32 г O2.
Масса исходных веществ = 16 г (метан) + 32 г (кислород) = 48 г.
Разница массы = масса исходных веществ - масса продуктов реакции
= 48 г - 80 г = -32 г.
Поскольку у нас 100 моль метана:
Масса исходных веществ = 100 моль * 48 г = 4800 г.
Масса продуктов реакции = 100 моль * 80 г = 8000 г.
Разница массы = 4800 г - 8000 г = -3200 г.
2. **Число молекул воды (H2O) с такой же массой:**
Масса одной молекулы H2O = 18 г/моль.
Для нахождения числа молекул, определим количество молей воды весом 3200 г:
n(H2O) = 3200 г / 18 г/моль = 177,78 моль.
Число молекул в воде = n(H2O) * Авогадрово число (6,022 * 10^23 молекул/моль).
Количество молекул = 177,78 моль * 6,022 * 10^23 = 1,07 * 10^26 молекул.
3. **Энергия, эквивалентная данной массе:**
Энергия выделяемая при сгорании 1 моль метана = 882 кДж.
Энергия на 100 моль = 100 моль * 882 кДж/моль = 88200 кДж.
Ответ:
1. Разница масс составляет -3200 г.
2. Число молекул воды с такой же массой - 1,07 * 10^26 молекул.
3. Энергия, эквивалентная данной массе - 88200 кДж.