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5. 化学储氢材料研发是当下科技研究的热点之一。我国科学家发明了一种将甲烷中的氢转化为氢气的工艺，反应的化学方程式为$\ce{CH_{4} + H_{2}O\xlongequal{一定条件}CO + 3H_{2}}$。当甲烷的转化率$(\dfrac{\mathrm{参加反应的甲烷质量}}{\mathrm{反应前甲烷的质量}}×100\%)$为80%时，理论上1.0 t甲烷与足量水蒸气反应生成氢气的总质量是多少？
答案
解:设理论上1.0 t甲烷与足量水蒸气反应生成氢气的总质量是x。
$\ce{CH_{4} + H_{2}O\xlongequal{一定条件}CO + 3H_{2}}$
16 6
$1.0×0.8$ x
$\dfrac{16}{1.0×0.8}=\dfrac{6}{x}\ \ \ x=0.3\ \mathrm{t}$
答:理论上1.0 t甲烷与足量水蒸气反应生成氢气的总质量是0.3 t。
$\ce{CH_{4} + H_{2}O\xlongequal{一定条件}CO + 3H_{2}}$
16 6
$1.0×0.8$ x
$\dfrac{16}{1.0×0.8}=\dfrac{6}{x}\ \ \ x=0.3\ \mathrm{t}$
答:理论上1.0 t甲烷与足量水蒸气反应生成氢气的总质量是0.3 t。
解析
【分析】首先，题目要求计算生成氢气的总质量，需先根据甲烷的转化率算出参加反应的甲烷质量；再结合反应的化学方程式，利用甲烷与氢气的质量关系，通过比例式求解生成氢气的质量。
【解析】解：设理论上生成氢气的总质量为x。
反应前甲烷质量为1.0 t，转化率为80%，则参加反应的甲烷质量为：$1.0\ \mathrm{t}×80\% = 0.8\ \mathrm{t}$。
反应的化学方程式为：$\ce{CH_{4} + H_{2}O\xlongequal{一定条件}CO + 3H_{2}}$
$\ce{CH_{4}}$的相对分子质量为$12+1×4=16$，$\ce{H_{2}}$的总相对分子质量为$3×(1×2)=6$。
根据化学方程式中各物质的质量比关系，可得：
$\dfrac{16}{6} = \dfrac{0.8\ \mathrm{t}}{x}$
解得：$x = \dfrac{6×0.8\ \mathrm{t}}{16} = 0.3\ \mathrm{t}$
【答案】0.3 t
【知识点】根据化学方程式的计算、转化率的应用
【点评】本题结合转化率考查化学方程式的基础计算，解题关键是先确定参加反应的反应物质量，再利用化学方程式的质量关系列式计算，属于常规基础题。
【难度系数】0.7
【解析】解：设理论上生成氢气的总质量为x。
反应前甲烷质量为1.0 t，转化率为80%，则参加反应的甲烷质量为：$1.0\ \mathrm{t}×80\% = 0.8\ \mathrm{t}$。
反应的化学方程式为：$\ce{CH_{4} + H_{2}O\xlongequal{一定条件}CO + 3H_{2}}$
$\ce{CH_{4}}$的相对分子质量为$12+1×4=16$，$\ce{H_{2}}$的总相对分子质量为$3×(1×2)=6$。
根据化学方程式中各物质的质量比关系，可得：
$\dfrac{16}{6} = \dfrac{0.8\ \mathrm{t}}{x}$
解得：$x = \dfrac{6×0.8\ \mathrm{t}}{16} = 0.3\ \mathrm{t}$
【答案】0.3 t
【知识点】根据化学方程式的计算、转化率的应用
【点评】本题结合转化率考查化学方程式的基础计算，解题关键是先确定参加反应的反应物质量，再利用化学方程式的质量关系列式计算，属于常规基础题。
【难度系数】0.7
