Метан объемом 17,92 л (н.у.) хлорировали. Получили смесь хлорметана и дихлорметана общей массой 61,1 г. Метан израсходован полностью. Рассчитайте объемную долю хлорметана в полученной смеси.
Начнем с расчета количества вещества метана, который израсходован:
V = 17,92 л m = 61,1 г Молярная масса метана СН4СН4СН4 = 16 г/моль Молярная масса хлорметана CH3ClCH3ClCH3Cl = 50,5 г/моль Молярная масса дихлорметана CH2Cl2CH2Cl2CH2Cl2 = 84,9 г/моль
Начнем с расчета количества вещества метана, который израсходован:
V = 17,92 л
m = 61,1 г
Молярная масса метана СН4СН4СН4 = 16 г/моль
Молярная масса хлорметана CH3ClCH3ClCH3Cl = 50,5 г/моль
Молярная масса дихлорметана CH2Cl2CH2Cl2CH2Cl2 = 84,9 г/моль
n_metan = m/M_metan = 61,1 г / 16 г/моль = 3,82 моль
Так как метан полностью использован, то количество метана равно сумме количеств веществ в продуктах реакции:
n_metan = n_chlormetan + n_dichlormetan
Обозначим объемы продуктов в литрах: V_chlormetan и V_dichlormetan
Молярные объемы при н.у. равны, поэтому можно сказать, что n = V/22,4, где 22,4 л/моль - молярный объем газа при нормальных условиях.
И, так как n = V_chlormetan + V_dichlormetan, то можно записать уравнение:
V_chlormetan + V_dichlormetan = V_metan
Подставляем n = V/22,4 в уравнение n_metan = n_chlormetan + n_dichlormetan:
V_metan = 3,82 = V_chlormetan/22,4 + V_dichlormetan/22,4
Теперь, учитывая, что масса смеси равна:
m = m_chlormetan + m_dichlormetan
61,1 г = Vchlormetan<em>50,5г/мольV_chlormetan <em> 50,5 г/мольVc hlormetan<em>50,5г/моль + Vdichlormetan</em>84,9г/мольV_dichlormetan </em> 84,9 г/мольVd ichlormetan</em>84,9г/моль
Решая эти уравнения, найдем V_chlormetan и V_dichlormetan:
V_chlormetan = 4,7 л
V_dichlormetan = 13,22 л
Теперь вычисляем объемную долю хлорметана в смеси:
Объемная доля хлорметана = V_chlormetan / V_metan 100% = 4,7/17,924,7 / 17,924,7/17,92 100% = 26,29%
Таким образом, объемная доля хлорметана в полученной смеси равна 26,29%.