какое количество (n) и объём (V) метана(CH4) и хлора(Cl2) надо, чтобы получить 358,5 г хлороформа (CHCl3), если исход 85% от теоретически возможного?

Для того чтобы решить задачу, необходимо использовать химическое уравнение реакции, а также основы стехиометрии и учесть процент выхода продукта. Рассмотрим реакцию хлорирования метана, которая приводит к образованию хлороформа (CHCl₃):

CH₄ + 3Cl₂ → CHCl₃ + 3HCl

Шаг 1: Определим молекулярные массы веществ

• Молекулярная масса метана (CH₄) = 12 + 4 = 16 г/моль

• Молекулярная масса хлора (Cl₂) = 2 × 35,5 = 71 г/моль

• Молекулярная масса хлороформа (CHCl₃) = 12 + 3 × 35,5 + 1 = 119,5 г/моль

Шаг 2: Найдем количество вещества хлороформа (CHCl₃)

Нам нужно получить 358,5 г хлороформа. Сначала найдем количество вещества (моли) хлороформа:

$n_{CHCl_3} = \frac{358,5 \, \text{г}}{119,5 \, \text{г/моль}} = 3 \, \text{моль}$

Шаг 3: Используем стехиометрическое соотношение

Согласно уравнению реакции, на 1 моль метана (CH₄) требуется 3 моль хлора (Cl₂) для образования 1 моля хлороформа (CHCl₃). Таким образом, для получения 3 моль хлороформа нужно:

• 3 моль метана (CH₄)

• 9 моль хлора (Cl₂)

Шаг 4: Учтем выход реакции (85%)

Так как выход реакции составляет 85%, это означает, что фактически необходимо больше реагентов, чем теоретически. Теоретически для 3 моль хлороформа требуется 3 моль метана и 9 моль хлора, но на практике, с учетом 85% выхода, мы должны скорректировать количество реагентов:

• Для метана:
  $n_{CH_4} = \frac{3 \, \text{моль}}{0,85} \approx 3,53 \, \text{моль}$

• Для хлора:
  $n_{Cl_2} = \frac{9 \, \text{моль}}{0,85} \approx 10,59 \, \text{моль}$

Шаг 5: Переведем количество вещества в массу

Теперь найдем массу метана и хлора, которую нужно использовать:

• Масса метана:
  $m_{CH_4} = 3,53 \, \text{моль} \times 16 \, \text{г/моль} = 56,48 \, \text{г}$

• Масса хлора:
  $m_{Cl_2} = 10,59 \, \text{моль} \times 71 \, \text{г/моль} = 752,89 \, \text{г}$

Ответ:

Чтобы получить 358,5 г хлороформа при 85% выходе реакции, нужно использовать:

• 56,48 г метана (CH₄)

• 752,89 г хлора (Cl₂)