O metano reage com o vapor para formar # "H" _2 # e # "CO" #, como mostrado. Que volume de # "H" _2 # pode ser obtido a partir de # "100 cm" ^ 3 # de metano na STP?

O truque aqui é perceber que, quando dois gases que participam de uma reação química são mantidos sob as mesmas condições de pressão e temperatura, A sua proporção molar na equação química balanceada é equivalente a um proporção de 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

A equação química balanceada que descreve sua reação se parece com isso

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

Observe que toda toupeira de metano que participa da reação produzida #color(red)(3)# moles de gás hidrogênio. Você sabe que o metano reage sob Condições STP.

Assumindo que o gás hidrogênio também seja mantido sob Condições STP, você pode dizer que o #1:color(red)(3)# relação molar que existe entre as duas espécies químicas na equação química balanceada será equivalente a uma #1:color(red)(3)# proporção de volume.

Isso significa que sua amostra de metano produzirá

#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)|)))#

Você pode verificar sua resposta usando o botão volume molar de um gás em STP, que é igual a #"22.7 L mol"^(-1)# para condições STP definidas como uma pressão de #"100 kPa"# e uma temperatura de #0^@"C"#.

O volume molar de um gás no STP informa o volume ocupado por uma toupeira de um gás ideal mantido em condições de STP. No seu caso, o volume de gás 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"#

conterá

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

sob condições de STP. Isso significa que sua reação produzirá

#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 a amostra de gás hidrogênio for mantida em condições de STP, seu volume será igual 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#

Converta isso de volta para centímetros cúbicos para obter

#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)|)))#