Il metano reagisce con il vapore per formare # "H" _2 # e # "CO" # come mostrato. Quale volume di # "H" _2 # può essere ottenuto da # "100 cm" ^ 3 # di metano a STP?

Il trucco qui è rendersi conto che quando vengono mantenuti due gas che prendono parte a una reazione chimica nelle stesse condizioni di pressione e temperatura, loro rapporto molare nell'equazione chimica bilanciata è equivalente a rapporto volume.

#color(purple)(|bar(ul(color(white)(a/a)color(black)(n_1/n_2 = V_1/V_2)color(white)(a/a)|))) -># the mole ratio is equivalen to the volume ratio

L'equazione chimica bilanciata che descrive la tua reazione si presenta così

#"CH"_ (4(g)) + "H"_ 2"O"_ ((g)) -> "CO"_ ((g)) + color(red)(3)"H"_ (2(g))#

Notare che ogni talpa di metano che prende parte alla reazione prodotta #color(red)(3)# talpe di idrogeno gassoso. Sai che il metano reagisce sotto Condizioni STP.

Supponendo che anche l'idrogeno sia tenuto sotto Condizioni STP, puoi dire che il #1:color(red)(3)# il rapporto molare esistente tra le due specie chimiche nell'equazione chimica bilanciata sarà equivalente a #1:color(red)(3)# rapporto volume.

Ciò significa che produrrà il tuo campione di metano

#100 color(red)(cancel(color(black)("cm"^3"CH"_4))) * (color(red)(3)color(white)(.)"cm"^3 "H"_2)/(1color(red)(cancel(color(black)("cm"^3"CH"_4)))) = color(green)(|bar(ul(color(white)(a/a)color(black)("300 cm"^3"H"_2)color(white)(a/a)|)))#

Puoi ricontrollare la tua risposta usando il volume molare di un gas a STP, che è uguale a #"22.7 L mol"^(-1)# per le condizioni STP definite come una pressione di #"100 kPa"# e una temperatura di #0^@"C"#.

The volume molare di un gas su STP ti dice il volume occupato da una talpa di un gas ideale mantenuto in condizioni STP. Nel tuo caso, il volume di gas metano

#100 color(red)(cancel(color(black)("cm"^3))) * (1 color(red)(cancel(color(black)("dm"^3))))/(10^3color(red)(cancel(color(black)("cm"^3)))) * "1 L"/(1color(red)(cancel(color(black)("dm"^3)))) = "0.1 L"#

conterrà

#0.1 color(red)(cancel(color(black)("L"))) * "1 mole CH"_4/(22.7color(red)(cancel(color(black)("L")))) = "0.004405 moles CH"_4#

in condizioni STP. Ciò significa che la tua reazione produrrà

#0.004405 color(red)(cancel(color(black)("moles CH"_4))) * (color(red)(3)color(white)(.)"moles H"_2)/(1color(red)(cancel(color(black)("mole CH"_4)))) = "0.0132 moles H"_2#

Se il campione di idrogeno gassoso viene mantenuto in condizioni STP, il suo volume sarà uguale a

#0.0132 color(red)(cancel(color(black)("moles H"_2))) * "22.7 L"/(1color(red)(cancel(color(black)("mole H"_2)))) = "0.30 L H"_2#

Converti questo in centimetri cubici ottenere

#0.30 color(red)(cancel(color(black)("L"))) * (1 color(red)(cancel(color(black)("dm"^3))))/(1 color(red)(cancel(color(black)("L")))) * (10^3"cm"^3)/(1color(red)(cancel(color(black)("dm"^3)))) = color(green)(|bar(ul(color(white)(a/a)color(black)("300 cm"^3"H"_2)color(white)(a/a)|)))#