Question

При хлорировании 56 л метана (объем приведен к нормальным условиям) получено 239 г хлороформа. Определите массовую долю выхода продукта реакции.

Answer 1

Дано: VCH4 = 56 л; mпрCHCl3 = 239 г.
Определить: wвCHCl3.
Решение: 1. Вычисляем количество вещества метана, взятого для реакции:
vCH4 = 2,5 моль

2. Составляем уравнение реакции хлорирования метана до хлороформа:
СН4 + 3Cl2 = CHCl3 + 3HCl
Из уравнения реакции следует, что
vCHCl3 = vCH4

vCHCl3 = 2,5 моль

3. Рассчитываем массу хлороформа, который должен был образоваться при количественном 100%-ном выходе:
mCHCl3 = vCHCl3 • MCHCl3

mCHCl3 = 2,5 моль • 119,5 гмоль = 298,75 г

4. Рассчитываем массовую долю выхода хлороформа по формуле 1.11:
wвCHCl3 = % = 80%

Answer 2

Для решения задачи необходимо вычислить массу хлороформа, полученного при реакции, и затем вычислить массовую долю выхода продукта по формуле:

массовая доля выхода = (масса полученного продукта / масса исходного вещества) × 100%

Для начала необходимо вычислить количество вещества метана, заданного в литрах при нормальных условиях (температура 0 °C и давление 101,325 кПа):

n(CH4) = V(STP) * P(STP) / R * T(STP) = 56 * 101.325 / 8.314 * 273.15 = 2.170 моль

Затем необходимо использовать уравнение реакции хлорирования метана, чтобы вычислить количество хлороформа, полученного при реакции:

CH4 + 3Cl2 -> CHCl3 + 3HCl

1 моль метана соответствует 1 моль хлороформа, поэтому количество хлороформа равно количеству метана, реагировавшего с хлором:

n(CHCl3) = n(CH4) = 2.170 моль

Молярная масса хлороформа равна 119,38 г/моль, поэтому масса хлороформа, полученного при реакции, равна:

m(CHCl3) = n(CHCl3) * M(CHCl3) = 2.170 моль * 119.38 г/моль = 259,20 г

Таким образом, массовая доля выхода продукта реакции (хлороформа) равна:

массовая доля выхода = (масса хлороформа / масса метана) × 100% = (239 г / (56 л * 0,716 г/л)) × 100% = 5,57%

Ответ: 5,57% (округлено до двух знаков после запятой).