Сколько килограммов водорода получится из 1000 литров этана в реакции пиролиза плазмохимическим способом

Чтобы узнать, сколько килограммов водорода получится из 1000 литров этана в реакции пиролиза плазмохимическим способом, запишем уравнение разложения: $C_2H_6 \rightarrow 2C + 3H_2$.

Из 1 моль этана образуется 3 моль водорода. Количество вещества этана составляет $1000 / 22{,}4 = 44{,}64$ моль, значит, водорода выделится $133{,}93$ моль. Умножив количество вещества на молярную массу водорода ($2$ г/моль), получаем $267{,}86$ грамма, что равно примерно $0{,}27$ килограмма. Проводя пиролиз этана с получением водорода, учитывают условия реакции.

$m(H_2) = \frac{V(C_2H_6) \cdot 3 \cdot M(H_2)}{V_m}$

Разбор по случаям

Примеры

Полный расчёт при 100% выходе. Дано: $V(C_2H_6) = 1000$ л.

Решение: Реакция пиролиза этана: $C_2H_6 \rightarrow 2C + 3H_2$.

Находим количество этана: $n = 1000 / 22{,}4 = 44{,}64$ моль.

По коэффициентам $n(H_2) = 3 \cdot 44{,}64 = 133{,}92$ моль.

Масса водорода: $m = 133{,}92 \cdot 2 = 267{,}84$ г $= 0{,}268$ кг.

Осуществляя пиролиз этана с получением водорода, получаем результат. Ответ: $0{,}27$ кг.

Расчёт с учётом практического выхода 90%. Дано: $V(C_2H_6) = 1000$ л, $\eta = 90\%$. Решение: Теоретическая масса водорода составляет $0{,}268$ кг.

С учётом выхода реакции $90\%$ масса продукта равна $m = 0{,}268 \cdot 0{,}9 = 0{,}241$ кг.

Этот расчёт важен, когда пиролиз этана с получением водорода проходит в промышленном плазмотроне. Ответ: $0{,}24$ кг.

Частые ошибки

• Использование молярной массы атомарного водорода 1 г/моль вместо молекулярной 2 г/моль.
• Неверный учет стехиометрического коэффициента 3 перед водородом в уравнении реакции.
• Забытый перевод полученной массы из граммов в килограммы в финальном ответе.

Коротко

Отвечая на вопрос, сколько килограммов водорода получится из 1000 литров этана в реакции пиролиза плазмохимическим способом, мы получаем значение около $0{,}27$ кг при абсолютном выходе. Успешный пиролиз этана с получением водорода требует правильного составления уравнения реакции и точного перевода единиц измерения.