Інші завдання дивись тут..

Вправа 261. Напишіть структурну й електронну формули метану.

Назвіть тип зв’язку в метані. Ковалентний неполярний.

Вправа 262. Чим відрізняються основний та збуджений стани атомів Карбону?   В основному стані на зовнішньому енергетичному рівні атома Карбону міститься чотири електрони: одна пара на s-орбіталі та два неспарені електрони на р-орбіталях, тому атом Карбону може утворити тільки два ковалентні зв’язки, а в збудженому стані - 4 неспарені електрони, з них, один електрон на s-орбіталі і три електрони на p-орбіталях, тому атом Карбону може утворювати чотири ковалентні зв'язки. 

Як це пов’язано з можливістю утворення молекули метану та її формою? Коли атом Карбону переходить у збуджений стан, усі чотири орбіталі зовнішнього енергетичного рівня набувають однакової енергії, а отже, і форми (несиметричної об’ємної вісімки) і орієнтуються вже по-іншому: вони спрямовані до вершин правильної трикутної піраміди (тетраедра). За такої форми та спрямованості всі орбіталі в збудженому стані атома Карбону без обмежень можуть перекриватися з орбіталями інших атомів. Під час утворення хімічних зв’язків між атомами Карбону й Гідрогену ці зв’язки також спрямовуються до вершин трикутної піраміди під кутом 109,5°, тому молекули метану мають форму тетраедра.   

Вправа 263. Опишіть фізичні властивості метану. Метан — за звичайних умов безбарвний газ без запаху, нерозчинний у воді, у разі сильного охолодження перетворюється на летку рідину (tкип. = –161,6 °С), а в разі подальшого охолодження — на безбарвні кристали (tпл. = –182,5 °С), майже вдвічі легший за повітря.

Вправа 264. Для чого в природний газ додають речовини із сильним запахом? Метан, що є основним компонентом природного газу, вибухонебезпечний, а через відсутність запаху вчасно виявити його витікання неможливо, тому з метою запобігання серйозних наслідків до природного газу додають речовини із сильним запахом. 

Завдання для засвоєння матеріалу

Вправа 265. Обчисліть, у скільки разів густина метану більша (менша) за повітря.

І спосіб

D_СН4(повітря)=M_r(повітря)/M_r(СН₄)=29/16=1,8,

де M_r(СН₄)=Аr(C)+4•Аr(Н)=12+4•1=16,

M_r(повітря)=29.

ІІ спосіб

Густина обчислюється за формулою ρ=M/V_М, де V_M - постійна величина і за н.у. чисельно дорівнює 22,4 л/моль, a M=M_r г/моль.

M_r(СН₄)=Аr(C)+4•Аr(Н)=12+4•1=16,

ρ(СН₄)=16 г/моль : 22,4 л/моль = 0,714 г/л.

ρ(повітря) = 29 г/моль : 22,4 л/моль = 1,29 г/л.

ρ(повітря)/ρ(СН₄)=1,29 г/л : 0,714 г/л = 1,8

Відповідь: густина метану менша за повітря у 1,8 разів.

Вправа 266. Використовуючи інформацію параграфа, обчисліть масову частку метану в його насиченому за 25°С розчині у воді.

Відомо: m(CH₄)=0,02 г; m(H₂O)=1 кг=1000 г. Знайти: w(CH₄)-?

Розв'язування:

Знаходимо масу розчину.

m(розчину)=m(СН₄)+m(Н₂О)=0,02 г + 1000 г = 1000,02 г

Обчислюємо масову частку речовини у розчині за формулою:

w(речовини)=(m(речовини)/m(розчину))•100%

w(СН₄)=(m(СН₄)/m(розчину))•100%=(0,02 г:1000,02 г))•100%=0,002%

Відповідь: 0,002%.

Вправа 267. За температури 0°С розчинність метану у воді становить 0,04 г на 1 кг води. Обчисліть об’єм метану, що можна виділити з насиченого за такої температури розчину масою 1000 кг.

Відомо: За 0⁰С розчинність метану 0,04 г на 1 кг води, 

ρ(СН₄)=0,7168 кг/м³.  Знайти: V(СН₄)-? 

Знаходимо масу розчину.

m(розчину)=m(СН₄)+m(H₂O)=0,04 г + 1000 г = 1000,04 г.

Для знаходження маси метану у 1000 кг розчину складаємо пропорцію і розв'язуємо її.

У 1000,04 г розчину міститься 0,04 г СН₄, тоді

в 1 000 000 г розчину буде міститися х г СН₄

1000,04 г / 1000000 г = 0,04 г / х г

х г•1000,04 = 0,04•1000000 г

х = 0,04•1000000 г : 1000,04

х = 40 г або 0,040 кг

Об'єм знаходимо за формулою V=m/ρ.

V(CH₄)=m(CH₄)/ρ(СН₄)=0,040 кг:0,7168 кг/м³=0,056 м³=56 дм³=56 л.

Відповідь: 56 л.

Вправа 268. Обчисліть мінімальний об’єм метану, що має витекти з побутової газової печі, щоб повітря на кухні стало вибухонебезпечним. Прийміть, що площа кухні становить 10 м², висота стелі — 2,5 м, а тиск на кухні не змінюється. Інші дані знайдіть у тексті параграфа.

Відомо: S=10 м², h=2,5 м, φ(СН₄)=4,4% або 0,044. Знайти: V(CH₄)-?

Розв'язування: 

Знаходимо об'єм повітря у приміщенні.

V(повітря)=S•h=10 м²•2,5 м=25 м³

З формули обчислення об'ємної частки φ(СН₄)=V(CH₄)/V(повітря) знаходимо об'єм метану:

V(CH₄)=φ(СН₄)•V(повітря)=0,044•25 м³=1,1 м³

Відповідь: 1,1 м³.

Вправа 269. 2015 року споживання природного газу в Україні становило близько 34 млрд м³ на рік. Знайдіть у тексті параграфа необхідну інформацію та обчисліть, на скільки років Україні вистачить власних розвіданих запасів природного газу за умови споживання на такому самому рівні.

В Україні запаси метану у вигляді природного газу оцінюють приблизно в 1,5 трлн м³, тому

1,5•10¹² : 34•10⁹ = 0,0441•10³≈44 (р.) - на стільки років Україні вистачить власних розвіданих запасів природного газу за умови споживання на такому самому рівні.

Відповідь: на 44 роки.

Інші завдання дивись тут..