Метан (CH4) - це одноізомерний алкан, який є основним компонентом природного газу. Це також найпростіший вуглеводень, що складається з одного атома вуглецю та чотирьох атомів водню.
Щоб дізнатися масу 16,8 л метану CH4, потрібно знати його щільність при заданій температурі і тиску. Зазвичай при розрахунках використовують стандартні умови: температуру 0 °C і тиск 1 атмосфера. Щільність метану при таких умовах становить близько 0,67 кг/м 3 .
Тепер можемо розрахувати масу 16,8 л метану CH4:
Маса = Об'єм × щільність = 16,8 л × 0,67 кг / м 3 = 11,3 кг
Щоб дізнатися кількість молекул в 16,8 л метану CH4, потрібно скористатися постулатом Авогадро. Він стверджує, що в одному молі будь - якої речовини міститься однакове число молекул-приблизно 6,022 × 10 23 .
Тепер можемо розрахувати кількість молекул в 16,8 л метану CH4 при стандартних умовах:
Кількість молекул = маса ÷ молярна маса × число Авогадро = 11,3 кг ÷ 16 г / моль × 6,022 × 10 23 = 4,24 × 10 23 молекул
Визначення маси метану CH4
Для визначення маси метану CH4 необхідно знати молярну масу кожного з його елементів. Вуглець має молярну масу приблизно рівну 12,01 г/моль, а водень - 1,01 г/моль.
Маса метану CH4 може бути розрахована шляхом додавання маси вуглецю і маси водню в його складі.
Маса вуглецю: 12,01 г/моль * 1 моль = 12,01 г
Маса водню: 1,01 г/моль * 4 моль = 4,04 г
Підсумовуючи ці маси, отримуємо загальну масу метану:
- Маса вуглецю: 12,01 г
- Маса водню: 4,04 г
- Загальна маса метану: 16,05 г
Таким чином, маса 16,8 л метану CH4 становить близько 16,05 г.
Щоб визначити кількість молекул метану в даній масі, необхідно використовувати постійну Авогадро. Вона дорівнює приблизно 6,022 * 10^23 молекул/моль.
Для розрахунку кількості молекул, потрібно розділити масу метану на його молярну масу і помножити на постійну Авогадро:
Кількість молекул метану = (маса метану / молярна маса метану) * Константа Авогадро
= (16,05 г / 16,04 г/моль) * 6,022 * 10^23 молекул / моль
Таким чином, маса 16,8 л метану CH4 становить близько 16,05 г, і в ній міститься приблизно 6,022 * 10^23 молекул метану.
Розрахунок маси метану в 16,8 л
Для розрахунку маси метану в 16,8 л необхідно використовувати дані про його щільності і молярної маси. Щільність метану при нормальних умовах (температура 0 °C і тиск 101,325 кПа) становить близько 0,716 г/л.
Щоб знайти масу метану в 16,8 л, потрібно помножити його обсяг на щільність:
Маса = Об'єм × Щільність
Маса = 16,8 л × 0,716 г / л
Маса = 12,0448 г
Таким чином, маса метану в 16,8 л становить приблизно 12,0448 г.
Щоб дізнатися кількість молекул метану в даному обсязі, необхідно використовувати формулу:
Кількість молекул = (маса / молярна маса) × Авогадро число
Молярна маса метану (CH4) становить приблизно 16 г/моль.
Маса = 12,0448 г
Молярна маса = 16 г/моль
Авогадро число ≈ 6,022 × 10 23 моль -1
Кількість молекул = (12,0448 г / 16 г/моль) × (6,022 × 10 23 моль -1 )
Кількість молекул ≈ 4,516 × 10 23
Таким чином, кількість молекул метану в 16,8 л становить приблизно 4,516 × 10 23 .
Вага однієї молекули метану CH4
Атом вуглецю має атомну масу приблизно рівну 12,01 атомних одиниць (а. о.), атом водню-близько 1,01 а. о. отже, вага однієї молекули метану буде дорівнює:
(12,01 а.е. × 1) + (1,01 а.е. × 4) = 16,05 А. Е.
Таким чином, вага однієї молекули метану CH4 становить приблизно 16,05 атомних одиниць.
Знаходження кількості молекул в 16,8 л метану
Для вирішення даної задачі, нам необхідно знати молярну масу метану і використовувати формулу, яка пов'язує кількість речовини, обсяг і число молекул.
Молярна маса метану (CH4) дорівнює 16 г/моль, так як вуглець має атомну масу 12 г/моль, а водень - 1 г/моль.
Для визначення кількості молекул метану в 16,8 літрах, спочатку необхідно обчислити кількість речовини метану в молях, використовуючи формулу:
кількість речовини = об'єм / об'єм моля при нормальних умовах
для газів: обсяг моля = 22,4 л/моль
Таким чином, кількість речовини метану в молях дорівнює:
кількість речовини = 16,8 л / 22,4 л/моль = 0,75 моль
Далі, для визначення числа молекул метану в 0,75 молях, необхідно використовувати постійну Авогадро:
1 моль речовини містить 6,022 × 10 23 молекул.
Таким чином, кількість молекул метану дорівнює:
кількість молекул = кількість речовини × число молекул в 1 молі
кількість молекул = 0,75 моль × (6,022 × 10 23 молекул / моль) = 4,5165 × 10 23 молекул
Отже, в 16,8 літрах метану знаходиться приблизно 4,5165 × 10 23 молекул метану.
Зв'язок маси і кількості молекул метану
Молярна маса метану дорівнює сумі мас атомів вуглецю і водню, з яких він складається. Маса атома вуглецю дорівнює приблизно 12 атомним одиницям (а.е. м.), а маса атома водню приблизно 1 А. е. М. отже, маса метану дорівнює:
| Маса вуглецю | 12 А. О.м. | |
| Маса водню | 4 * 1 а. е. м. (в молекулі CH4 міститься 4 атома водню) | |
| Маса метану | = | 16 А. О.м. |
Кількість молекул метану = маса метану / маса однієї молекули
Застосування метану в різних галузях
1. Енергетика
- Метан є важливим джерелом енергії для генерації електроенергії. Він використовується в теплоелектростанціях і газових електростанціях для виробництва електрики.
- Метан також використовується в побутових газових мережах для забезпечення теплом і гарячою водою домашніх потреб.
2. Паливо та транспорт
- Метан використовується як альтернативне паливо для автомобілів. Газомоторне паливо (ГМТ) або скраплений природний газ (СПГ) дозволяє знизити викиди шкідливих речовин у навколишнє середовище.
- Метан також використовується в авіаційній промисловості. Прагнення зменшити шкідливі викиди призводить до появи водневого палива, до складу якого входять метан та інші вуглеводні.
3. Хімічна промисловість
- Метан служить сировиною для отримання різних органічних сполук. На його основі виробляють метанол, формальдегід, хлороформ та інші важливі хімічні речовини.
- Метан також використовується у виробництві пластмас, включаючи поліетилен та поліпропілен, які є незамінними матеріалами в сучасному житті.
4. Сільське господарство
- Метан відіграє важливу роль у біогазовому виробництві. В процесі анаеробного розкладання органічних речовин в спеціальних біореакторах утворюється біогаз, який складається головним чином з метану. Біогаз використовується для виробництва електроенергії або як паливо для домашніх потреб.
- Метан також використовується в сільському господарстві для збільшення врожайності через біогазовий метод обробки грунту.