Pregunta
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Part A If 7.2 g of \( \mathrm{CH}_{4} \) and 6.5 g of S react, what is the mass, in grams, of \( \mathrm{H}_{2} \mathrm{~S} \) that is produced? \( \mathrm{CH}_{4}(\mathrm{~g})+4 \mathrm{~S}(\mathrm{~g}) \rightarrow \mathrm{CS}_{2}(\mathrm{~g})+2 \mathrm{H}_{2} \mathrm{~S}(\mathrm{~g}) \) Express your answer with the appropriate units. \( \mathrm{m}\left(\mathrm{H}_{2} \mathrm{~S}\right)= \) Value

Ask by Tucker Love. in the United States
Mar 11,2025

Solución de inteligencia artificial de Upstudy

Respuesta verificada por el tutor

Responder

The mass of \( \mathrm{H}_{2}\mathrm{S} \) produced is 3.45 grams.

Solución

1. **Calculate the moles of \( \mathrm{CH}_{4} \):** The molar mass of \( \mathrm{CH}_{4} \) is approximately \[ 12.0 + 4(1.0) = 16.0\ \mathrm{g/mol} \] so the moles of \( \mathrm{CH}_{4} \) are \[ \text{moles of } \mathrm{CH}_{4} = \frac{7.2\ \mathrm{g}}{16.0\ \mathrm{g/mol}} = 0.45\ \mathrm{mol}. \] 2. **Calculate the moles of \( \mathrm{S} \):** The molar mass of \( \mathrm{S} \) is approximately \[ 32.0\ \mathrm{g/mol} \] so the moles of \( \mathrm{S} \) are \[ \text{moles of } \mathrm{S} = \frac{6.5\ \mathrm{g}}{32.0\ \mathrm{g/mol}} \approx 0.203\ \mathrm{mol}. \] 3. **Determine the limiting reagent:** The balanced reaction is \[ \mathrm{CH}_{4} + 4\ \mathrm{S} \rightarrow \mathrm{CS}_{2} + 2\ \mathrm{H}_{2}\mathrm{S}. \] From the stoichiometry, 1 mole of \( \mathrm{CH}_{4} \) requires 4 moles of \( \mathrm{S} \). - For \( 0.45\ \mathrm{mol} \) \( \mathrm{CH}_{4} \), the required moles of \( \mathrm{S} \) would be: \[ 0.45\ \mathrm{mol} \times 4 = 1.8\ \mathrm{mol}. \] Since only \( \approx 0.203\ \mathrm{mol} \) of \( \mathrm{S} \) is available, \( \mathrm{S} \) is the limiting reagent. 4. **Calculate the moles of \( \mathrm{H}_{2}\mathrm{S} \) produced:** From the balanced equation, 4 moles of \( \mathrm{S} \) produce 2 moles of \( \mathrm{H}_{2}\mathrm{S} \). Thus, the mole ratio is: \[ \frac{2\ \mathrm{mol}\ \mathrm{H}_{2}\mathrm{S}}{4\ \mathrm{mol}\ \mathrm{S}} = 0.5. \] The moles of \( \mathrm{H}_{2}\mathrm{S} \) produced are then: \[ 0.203\ \mathrm{mol}\ \mathrm{S} \times 0.5 = 0.1015\ \mathrm{mol}\ \mathrm{H}_{2}\mathrm{S}. \] 5. **Convert moles of \( \mathrm{H}_{2}\mathrm{S} \) to grams:** The molar mass of \( \mathrm{H}_{2}\mathrm{S} \) is approximately \[ 2(1.0) + 32.0 = 34.0\ \mathrm{g/mol}. \] Thus, the mass of \( \mathrm{H}_{2}\mathrm{S} \) produced is: \[ 0.1015\ \mathrm{mol} \times 34.0\ \mathrm{g/mol} \approx 3.45\ \mathrm{g}. \] \[ \mathrm{m}\left(\mathrm{H}_{2}\mathrm{S}\right)=3.45\ \mathrm{g} \]

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The Deep Dive

To solve for the mass of \( \mathrm{H}_{2} \mathrm{S} \) produced, we first need to identify the limiting reactant in the reaction and then calculate how much \( \mathrm{H}_{2} \mathrm{S} \) can be produced from it. 1. **Calculate moles of reactants:** - For \( \mathrm{CH}_{4} \): \[ \text{Molar mass of } \mathrm{CH}_{4} = 12.01 \, \text{g/mol} + 4 \times 1.008 \, \text{g/mol} \approx 16.04 \, \text{g/mol} \] \[ \text{Moles of } \mathrm{CH}_{4} = \frac{7.2 \, \text{g}}{16.04 \, \text{g/mol}} \approx 0.448 \, \text{mol} \] - For sulfur \( (\mathrm{S}) \): \[ \text{Molar mass of } \mathrm{S} \approx 32.07 \, \text{g/mol} \] \[ \text{Moles of } \mathrm{S} = \frac{6.5 \, \text{g}}{32.07 \, \text{g/mol}} \approx 0.202 \, \text{mol} \] 2. **Determine the limiting reactant:** The balanced equation shows that 1 mole of \( \mathrm{CH}_{4} \) reacts with 4 moles of \( \mathrm{S} \). Therefore, for 0.448 moles of \( \mathrm{CH}_{4} \), we need: \[ 0.448 \, \text{mol} \times 4 = 1.792 \, \text{mol of } \mathrm{S} \] Since we only have 0.202 mol of \( \mathrm{S} \), \( \mathrm{S} \) is the limiting reactant. 3. **Calculate the amount of \( \mathrm{H}_{2} \mathrm{S} \) produced:** From the balanced equation, 4 moles of \( \mathrm{S} \) produce 2 moles of \( \mathrm{H}_{2} \mathrm{S} \). Thus, the amount of \( \mathrm{H}_{2} \mathrm{S} \) produced from 0.202 moles of \( \mathrm{S} \) is: \[ \text{Moles of } \mathrm{H}_{2} \mathrm{S} = \frac{2}{4} \times 0.202 \approx 0.101 \, \text{mol} \] 4. **Convert to grams:** \[ \text{Molar mass of } \mathrm{H}_{2} \mathrm{S} \approx 2 \times 1.008 \, \text{g/mol} + 32.07 \, \text{g/mol} \approx 34.08 \, \text{g/mol} \] \[ \text{Mass of } \mathrm{H}_{2} \mathrm{S} = 0.101 \, \text{mol} \times 34.08 \, \text{g/mol} \approx 3.44 \, \text{g} \] So, the mass of \( \mathrm{H}_{2} \mathrm{S} \) produced is: \[ \mathrm{m}\left(\mathrm{H}_{2} \mathrm{~S}\right) = 3.44 \, \text{g} \]

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