Вопрос школьника
Рассчитайте массу ацетата натрия CH3COONa и гидроксида натрия, которые потребуются для получения метана объемом при нормальных условиях 56 л.
Ответ от учителя
Для получения метана из углекислого газа (CO2) и водорода (H2) используется реакция:
CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O
Молярное соотношение между CO2 и CH4 в этой реакции равно 1:1, то есть для получения 1 моль метана необходимо 1 моль CO2. Объем 1 моля газа при нормальных условиях (температура 0°C и давление 1 атм) равен 22,4 л.
Таким образом, для получения 56 л метана необходимо использовать 56/22,4 = 2,5 моль CO2.
Для превращения CO2 в CH4 необходимо сначала превратить его в уксусную кислоту (CH3COOH), а затем в ацетат натрия (CH3COONa) и метан. Реакции превращения CO2 в CH3COOH и CH3COOH в CH3COONa проходят следующим образом:
CO2 + H2O → H2CO3
H2CO3 + 2NaOH → Na2CO3 + 2H2O
Na2CO3 + 2CH3COOH → 2CH3COONa + CO2 + H2O
Таким образом, для получения 2,5 моль CO2 необходимо использовать 2,5 моль NaOH и 2,5 моль CH3COOH.
Масса ацетата натрия CH3COONa равна молярной массе (82 г/моль) умноженной на количество молей:
m(CH3COONa) = 2,5 моль × 82 г/моль = 205 г
Масса гидроксида натрия NaOH равна молярной массе (40 г/моль) умноженной на количество молей:
m(NaOH) = 2,5 моль × 40 г/моль = 100 г
Таким образом, для получения 56 л метана необходимо использовать 2,5 моль CO2, 2,5 моль NaOH и 2,5 моль CH3COOH, что приведет к образованию 205 г ацетата натрия CH3COONa и 100 г гидроксида натрия NaOH.
