Как найти массу метана при нормальных условиях

Molar mass of CH4 = 16.04246 g/mol

Convert grams methane to moles

or

moles methane to grams

Molecular weight calculation:
12.0107 + 1.00794*4

Percent composition by element

Element: Hydrogen
Symbol: H
Atomic Mass: 1.00794
# of Atoms: 4
Mass Percent: 25.132%

Element: Carbon
Symbol: C
Atomic Mass: 12.0107
# of Atoms: 1
Mass Percent: 74.868%

Calculate the
molecular weight of a chemical compound

More information
on molar mass and molecular weight

In chemistry, the formula weight is a quantity computed by multiplying the atomic weight (in atomic mass units) of each element in a chemical formula by the number of atoms of that element present in the formula, then adding all of these products together.

Formula weights are especially useful in determining the relative weights of reagents and products in a chemical reaction. These relative weights computed from the chemical equation are sometimes called equation weights.

A common request on this site is to convert grams to moles. To complete this calculation, you have to know what substance you are trying to convert. The reason is that the molar mass of the substance affects the conversion. This site explains how to find molar mass.

The atomic weights used on this site come from NIST, the National Institute of Standards and Technology. We use the most common isotopes. This is how to calculate molar mass (average molecular weight), which is based on isotropically weighted averages. This is not the same as molecular mass, which is the mass of a single molecule of well-defined isotopes. For bulk stoichiometric calculations, we are usually determining molar mass, which may also be called standard atomic weight or average atomic mass.

Using the chemical formula of the compound and the periodic table of elements, we can add up the atomic weights and calculate molecular weight of the substance.

If the formula used in calculating molar mass is the molecular formula, the formula weight computed is the molecular weight. The percentage by weight of any atom or group of atoms in a compound can be computed by dividing the total weight of the atom (or group of atoms) in the formula by the formula weight and multiplying by 100.

Finding molar mass starts with units of grams per mole (g/mol). When calculating molecular weight of a chemical compound, it tells us how many grams are in one mole of that substance. The formula weight is simply the weight in atomic mass units of all the atoms in a given formula.

Определение и формула

Формула

CH₄

Получение метана

Естественные источники получения метана

В природе метан можно получить везде, где добывают природный газ, так как этот простейший насыщенный углеводород составляет от 80% до 99% газовых смесей. Также рядом с залежами нефти находят от 30% до 90% сопутствующих газов.
Биогенный газ, то есть метан биологического происхождения, синтезируют болота, точнее микроорганизмы, которые в них обитают. Но этот метан к использованию не пригоден, так как в этом случае затруднена его массовая добыча.

Искусственный синтез метана

Гашенная известь взаимодействует с концентрированным растворе едкого натра. На одну часть NaOH приходится две части CaO. Получившуюся смесь осушают выпариванием, так получают натровую известь – сырьевое вещество для синтеза метана. К этой массе добавляют безводный гидроксид натрия и уксусную кислоту. Полученную смесь нагревают.

Свойства

Физические свойства

В нормальных условиях, при температуре 22⁰С вещество находится в газообразном состоянии. В таком виде соединение инертно и не опасно для здоровья, но при определенных концентрациях газ становится взрывоопасным. Для этого его доля в атмосфере должна превышать 4,5% от объема. Взрывоопасные смеси с воздухом содержат CH₄ в диапазоне от 4,5% до 17%. Горение сопровождается реакцией окисления по формуле:

CH₄ + 2O₂ → CO₂↑ + 2H₂O + Q

Горение сопровождается выделением энергии примерно 33 МДж на 1 м³. Горит метан голубоватым пламенем без копоти, так как он до предела насыщен атомами водорода. Таким образом, углерод успевает сгореть, не дав ни цвет пламени, ни дыма.

Химические свойства

Соединение CH₄ химически устойчиво, но может, как и другие представители ряда алканов, вступать в реакции замещения радикала. В своем классе метан имеет меньшую реакционную способность, потому в большинстве реакций используется катализатор. Исключением является реакция с водяным паром при температуре 1500°C, но даже в этом случае рациональнее использовать катализатор Ni/Al₂O₃, так как его присутствие позволяет снизить температуру до 800°C.

В присутствии катализаторов в реакциях окисления метан преобразуется в альдегиды и кислоты.

2CH₄ → C₂H₂ + 3H₂ (1500°C)

C₂H₂ + H₂O → CH₃CHO

CH₃CHO → CH₃COOH

По цепному радикальному механизму происходит окисление метана с трансформацией в муравьиную кислоту:

3O + CH₄ → HCOOH + H₂O.

Для прохождения реакций окисления до альдегидов необходимы определенные температурные условия и давление. В последнем случае реакция проходит при t=200°C и давлении до 90 атм.

Взаимодействие с галогенами по свободно-радикальному механизму проводит реакции замещения:

CH₄ + Cl₂ → CH₃ + HCl

Cl₂ + CH₃ → CH₂Cl₂ + HCl

Cl₂ + CH₂Cl₂ → CHCl₃ + HCl

CHCl₃ + Cl₂ → HCl + CCl₄

Пример решения задачи

Найти массу хлора, необходимого для реакции с 22,4 л метана по первой стадии.

Решение

Реакция хлора и метана выглядит так:

CH₄ + Cl₂ = CH₃Cl + HCl

Находим количество CH₄ и Cl:
n = V/ Vm

n(CH₄) = 22,4/22,4 = 1 моль

n(Cl₂) = n(CH₄) = 1 моль

Определяем массу хлора:
m(Cl₂)=1×71=71 г

Ответ: 71 г.

Тест по теме «Метан»

Рудничный газ или метан (CH₄). Рассчитайте объем,  массу и число частиц, если количество вещества равна 3 моль.

Решение задачи

Объем метана (CH₄) найдем по формуле, устанавливающей связь между объемом и химическим количеством вещества:

Получаем:

V (CH₄) = 3 моль ⋅ 22,4 л/моль = 67,2 (л).

Массу метана (CH₄) найдем по формуле, устанавливающей связь между массой и химическим количеством вещества:

Используя таблицу Менделеева, рассчитаем молярную массу метана (CH₄):

M (CH₄) = 12 + 4⋅1 = 16 (г/моль).

Получаем:

m (CH₄) = 3 моль ⋅ 16 г/моль = 48 (г).

Число частиц найдем по формуле, устанавливающей связь между числом частиц и химическим количеством вещества:

Постоянная Авогадро (N_А) указывает число структурных единиц в одном моле вещества:

Получаем:

N (CH₄) = 3 моль ⋅ 6,02 ⋅ 10²³ моль^-1 = 18,06 ⋅ 10²³.

Ответ:

объем метана равен 67,2 литра;

масса метана равна 48 грамм;

число частиц метана равно 18,06 ⋅ 10²³.