Какова объемная доля метана в смеси, полученной из равных масс метана и хлороводорода? (С объяснением

Yantar

62

Чтобы найти объемную долю метана в смеси, полученной из равных масс метана и хлороводорода, нам необходимо знать их химические формулы и стехиометрические соотношения.

Начнем с записи химического уравнения реакции между метаном (CH4) и хлороводородом (HCl):

\[CH4 + HCl \rightarrow CH3Cl + H2O\]

В этой реакции метан реагирует с хлороводородом, образуя хлорметан (CH3Cl) и воду (H2O).

Зная, что мы имеем равные массы метана и хлороводорода, предположим, что у нас есть 1 грамм метана (CH4) и 1 грамм хлороводорода (HCl). В молярной массе данных соединений СН4 и HCl составляют 16 г/моль и 36,5 г/моль соответственно.

Давайте расчитаем, сколько моль каждого вещества имеется в нашей исходной смеси:

Метан (CH4):
\[\text{Масса метана} = 1 \, \text{г}\]
\[\text{Молярная масса метана} = 16 \, \text{г/моль}\]
\[\text{Количество моль метана} = \frac{\text{Масса метана}}{\text{Молярная масса метана}} = \frac{1 \, \text{г}}{16 \, \text{г/моль}} = 0,0625 \, \text{моль}\]

Хлороводород (HCl):
\[\text{Масса хлороводорода} = 1 \, \text{г}\]
\[\text{Молярная масса хлороводорода} = 36,5 \, \text{г/моль}\]
\[\text{Количество моль хлороводорода} = \frac{\text{Масса хлороводорода}}{\text{Молярная масса хлороводорода}} = \frac{1 \, \text{г}}{36,5 \, \text{г/моль}} = 0,0274 \, \text{моль}\]

Теперь, чтобы найти объемную долю метана в смеси, мы должны разделить количество моль метана на общее количество молей в смеси:

\[\text{Общее количество молей в смеси} = \text{Количество моль метана} + \text{Количество моль хлороводорода} = 0,0625 \, \text{моль} + 0,0274 \, \text{моль} = 0,0899 \, \text{моль}\]

\[\text{Объемная доля метана в смеси} = \frac{\text{Количество моль метана}}{\text{Общее количество молей в смеси}} = \frac{0,0625 \, \text{моль}}{0,0899 \, \text{моль}} \approx 0,695\]

Таким образом, объемная доля метана в смеси, полученной из равных масс метана и хлороводорода, составляет около 0,695 или 69,5%.