Question

какой объём (н.у.) хлорметана может быть получен при хлорировании на свету 20 л метана( н.у) если выход продукта составляет 50% от теоретически возможного?

Answer 1

CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl

n (CH₄) = 20 л / 22,4 л/моль = 0,893 моль

согласно уравнению реакции, n (CH₃Cl) = n (CH₄) = 0.893 моль

Но сказано, что выход 50 %, следовательно получили 0,893 моль * 0,5 = 0,446 моль хлорметана.

V (CH₃Cl) = 0.446 моль * 22,4 л/моль = 10 л

Answer 2

Для решения этой задачи, давайте сначала составим уравнение реакции хлорирования метана и найдем стехиометрический коэффициент реакции между метаном и хлором.

Уравнение реакции хлорирования метана: CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl

Метан (CH₄) реагирует с хлором (Cl₂), образуя хлорметан (CH₃Cl) и соляную кислоту (HCl).

Согласно уравнению реакции, на каждый молекулу метана (CH₄) требуется одна молекула хлора (Cl₂).

Теперь, учитывая, что выход продукта составляет 50% от теоретически возможного, образуется только половина хлорметана, которая могла бы образоваться в идеальных условиях.

Объем хлорметана, полученный из 20 л метана, можно рассчитать следующим образом:

1. Найдем количество молей метана в 20 л метана (нормальных условиях). Используем уравнение состояния идеального газа: PV = nRT где P - давление (нормальное давление), V - объем газа, n - количество молей, R - универсальная газовая постоянная (приближенное значение 0.0821 л·атм/(моль·K)), T - температура (нормальная температура).

При нормальных условиях (н.у.) T = 273.15 K, P = 1 атм.

n(CH₄) = (PV)/(RT) = (1 атм * 20 л) / (0.0821 л·атм/(моль·K) * 273.15 К) ≈ 0.849 моль метана.

2. Найдем количество молей хлорметана, которое можно получить, зная, что на каждый мол CH₄ требуется 1 мол Cl₂, и учитывая 50% выход продукта.

n(CH₃Cl) = 0.849 моль * 0.5 (половина) ≈ 0.4245 моль хлорметана.

3. Теперь переведем количество молей хлорметана в объем, используя уравнение состояния идеального газа.

V(CH₃Cl) = n(CH₃Cl) * RT / P V(CH₃Cl) = 0.4245 моль * 0.0821 л·атм/(моль·K) * 273.15 К / 1 атм ≈ 9.77 л хлорметана (н.у.)

Таким образом, при хлорировании 20 л метана (н.у.) на свету и при 50% выходе продукта, можно получить примерно 9.77 л хлорметана (н.у.).