Какой был объем метана, который прошел процесс хлорирования, если из него было синтезировано 174 грамма бутана?

Arsen

66

Чтобы решить эту задачу, нам необходимо знать химическую реакцию хлорирования метана и установить соответствующие мольные соотношения. Давайте продолжим.

Химическое уравнение хлорирования метана выглядит следующим образом:

CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl

Из данного уравнения видно, что 1 моль метана (CH4) реагирует с 1 молью хлора (Cl2) и образует 1 моль метилхлорида (CH3Cl) и 1 моль соляной кислоты (HCl).

Теперь воспользуемся данной информацией для решения задачи.

1. Найдем количество молей бутана (C4H10), используя его молярную массу:
Молярная масса бутана (C4H10) = (12,01 г/моль × 4) + (1,01 г/моль × 10) = 58,12 г/моль

Количество молей бутана = масса бутана / молярная масса бутана
= 174 г / 58,12 г/моль
≈ 2,99 моль

2. Теперь, используя мольные соотношения из химического уравнения, мы можем определить количество молей метана (CH4), которое было использовано в процессе:
1 моль метана (CH4) соответствует 1 моль метилхлорида (CH3Cl)

Количество молей метана = 2,99 моль

3. Наконец, чтобы определить объем метана, который прошел процесс хлорирования, мы можем использовать идеальный газовый закон, который говорит нам, что объем газа пропорционален его количеству в молях при постоянной температуре и давлении.

Предположим, что процесс хлорирования происходил при стандартных условиях (25 °C и 1 атм):
V1 / n1 = V2 / n2

Где:
V1 - исходный объем метана (который нам нужно найти)
n1 - количество молей метана
V2 - объем метилхлорида (можем считать равным V2, так как его молярный объем изменяется незначительно)
n2 - количество молей метилхлорида

Подставим известные значения:
V1 / 2,99 моль = V2 / 2,99 моль

Так как нам дано количество массы метилхлорида (174 г), мы можем выразить количество молей метилхлорида:
Молярная масса метилхлорида (CH3Cl) = (12,01 г/моль × 1) + (1,01 г/моль × 3) + (35,45 г/моль)
= 50,49 г/моль

Количество молей метилхлорида = масса метилхлорида / молярная масса метилхлорида
= 174 г / 50,49 г/моль
≈ 3,45 моль

Подставляем известные значения в уравнение:
V1 / 2,99 моль = V2 / 3,45 моль

Теперь мы можем найти V1, умножив обе части уравнения на 2,99:
V1 = (V2 / 3,45 моль) × 2,99 моль

Раскрыв скобки и упростив выражение:
V1 ≈ 2,60 моль

Таким образом, объем метана, который прошел процесс хлорирования, составляет примерно 2,60 моль.