Какой объем ацетилена и какой объем водорода можно получить из 1024м(кубических) природного газа, объемная доля метана в котором равна 0,96?

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения этой задачи нужно учитывать, что природный газ состоит преимущественно из метана (CH₄) и небольших примесей других углеводородов.

Сначала вычислим мольную долю метана в природном газе.
Массовая доля метана в природном газе равна 0,96

Молярная масса метана (CH₄) = 12,01 + 41,008 = 16,05 г/моль
Массовая доля метана = мольная доля метана молярная масса метана / молярная масса природного газа
0,96 = x 16,05 / ((12,01 + 41,08) x + y mолярная маса углеводорода)

где x - мольная доля метана, y - мольная доля углеводорода, mолярная масса углеводорода
16,05/(( 12,01 + 41,08) x + y mолярная масса углеводорода) = 0,96
16,05/(( 12,01 + 41,08) x + y mолярная масса углеводорода) = 0,96
16,05/(( 12,01 + 41,08) x + y 16,05) = 0,96
16,05/(( 16,05) x + y 16,05) = 0,96
1/(( 1) x + y) = 0,96

1/(x+y) = 0,96
1/0,96 = x + y
1,042 = x + y

Таким образом, мольная доля метана в природном газе составляет 1,042.

Теперь возможно рассчитать объем ацетилена и водорода, образующихся при пиролизе данного газа.
Пиролиз природного газа:

CH₄ → 2H₂ + C

Невозможно точно определить, сколько теплоты нужно для разложения метана на водород и углерод. Поэтому предположим что энергия разложения метана – 745kj/моль.

1 моль метана содержит 1 моль углерода. Следовательно 16 частиц водорода может образоваться на 1 частице углерода.
Используя данную информацию, можем определить количество полученных водорода и углерода если взять 1024 (кубических) природного газа.

1024 л природного газа * 1,042 = 1066,048 моль

1066,048 моль метана может разлагаться по реакции на 1066,048 моль водорода и 1066,048 моль углерода.

Теперь подсчитаем объема водорода и ацетилена, с учетом их на 1 моль.
Из уравнения реакции видно, что на 1 моль метана образуется 2 моля водорода и 1 моль углерода.
Следовательно, из 1066,048 моль метана образуется:

2128 куб. метров водорода и 1066 куб. метров углерода.

Таким образом, из 1024 кубических метров природного газа можно получить 2128 куб. метров водорода и 1066 куб. метров углерода.