Какие массовые доли трихлорметана и тетрахлорметана были получены при хлорировании 31,36 л (н.у) метана и получении

Pushistik_7290

27

Для начала, давайте определимся с химическим уравнением реакции хлорирования метана:

\[CH_4 + Cl_2 \rightarrow CH_3Cl + HCl\]

Из уравнения видно, что за каждый мол хлорида идет образование одного моля хлорметана и одного моля соляной кислоты.

Поскольку мы знаем объем метана, который использовался в реакции, то мы можем рассчитать количество материала, которое было реагентом. Для этого мы должны использовать уравнение состояния идеального газа, чтобы перевести объем газа к нормальным условиям, где температура и давление равны 0 градусам Цельсия и 1 атмосфере соответственно.

По уравнению состояния идеального газа:
\[PV = nRT\]

Где \(P\) - давление, \(V\) - объем, \(n\) - количество вещества, \(R\) - универсальная газовая постоянная и \(T\) - температура.

Переходя к расчетам, давайте найдем количество метана в молях:

\[n_{CH_4} = \frac{PV}{RT}\]

Посмотрим, что у нас есть: объем метана \(V_{CH_4} = 31,36\) л (н.у), давление \(P = 1\) атмосфера, универсальная газовая постоянная \(R = 0,0821\) л*атм/(моль*К) и температура \(T = 273,15\) К.

Подставляя значения в уравнение, получаем:

\[n_{CH_4} = \frac{(31,36 \ \text{л})(1 \ \text{атм})}{(0,0821 \ \text{л} \cdot \text{атм} \cdot \text{моль}^{-1} \cdot \text{К}^{-1})(273,15 \ \text{К})}\]

Подсчитав это выражение, мы найдем количество метана в молях.

Теперь, чтобы определить массу метана, мы будем использовать молярную массу метана. Молярная масса метана составляет около 16 г/моль.

Таким образом, для нахождения массы метана:

\[m_{CH_4} = n_{CH_4} \cdot M_{CH_4}\]

Где \(m_{CH_4}\) - масса метана, \(n_{CH_4}\) - количество метана в молях и \(M_{CH_4}\) - молярная масса метана.

Подставляя значения, мы можем рассчитать массу метана.

Теперь, пользуясь уравнением реакции, можно сказать, что для каждого моля метана был получен один моль хлорметана. Таким образом, количество хлорметана будет таким же, как количество метана в молях.

Теперь давайте рассмотрим вторую часть вопроса, связанную с массой полученной смеси.

Известно, что масса смеси составляет 196,9 г.

Таким образом, можно определить массу хлорметана и тетрахлорметана в смеси.

Пусть \(m_{CH_3Cl}\) - масса хлорметана в смеси и \(m_{CCl_4}\) - масса тетрахлорметана в смеси.

Тогда мы можем записать уравнение для массы смеси:

\[m_{CH_3Cl} + m_{CCl_4} = 196,9 \ \text{г}\]

Учитывая, что массы хлорметана и тетрахлорметана равны их молярным массам, умноженным на количество вещества в молях, мы можем записать следующие уравнения:

\[m_{CH_3Cl} = n_{CH_3Cl} \cdot M_{CH_3Cl}\]
\[m_{CCl_4} = n_{CCl_4} \cdot M_{CCl_4}\]

Аналогично нашим предыдущим расчетам, мы рассчитываем массу хлорметана и тетрахлорметана.

Наконец, для определения массовых долей хлорметана и тетрахлорметана в смеси, мы используем следующие формулы:

\[\text{Массовая доля хлорметана} = \frac{m_{CH_3Cl}}{m_{CH_3Cl}+m_{CCl_4}} \cdot 100\% \]
\[\text{Массовая доля тетрахлорметана} = \frac{m_{CCl_4}}{m_{CH_3Cl}+m_{CCl_4}} \cdot 100\% \]

Подставляя значения, мы можем рассчитать массовые доли треххлорметана и тетрахлорметана. Полученные значения дадут нам ответ на вопрос задачи.