Номер 6, страница 154 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 25. Химические свойства алканов. Глава 3. Углеводороды - номер 6, страница 154.

Условие.

6. Определите объём $ \text{Cl}_2 $ (н. у.), который потребуется для получения 23,9 г $ \text{CHCl}_3 $ из $ \text{CH}_4 $, если реакция протекает с 50%-м выходом.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m_{практ}(CHCl_3) = 23,9 \text{ г}$
$\eta = 50\% = 0,5$
$V_m = 22,4 \text{ л/моль}$ (молярный объём газа при н. у.)

Найти:

$V(Cl_2) - ?$

Решение:

1.Запишем уравнение реакции получения хлороформа (трихлорметана) из метана путем хлорирования:

$CH_4 + 3Cl_2 \rightarrow CHCl_3 + 3HCl$

2.Вычислим молярную массу хлороформа ($CHCl_3$), используя относительные атомные массы элементов из Периодической таблицы:

$M(CHCl_3) = Ar(C) + Ar(H) + 3 \cdot Ar(Cl) = 12 + 1 + 3 \cdot 35,5 = 119,5 \text{ г/моль}$

3.Найдем количество вещества (в молях) хлороформа, которое было получено практически. Это практический выход продукта.

$n_{практ}(CHCl_3) = \frac{m_{практ}(CHCl_3)}{M(CHCl_3)} = \frac{23,9 \text{ г}}{119,5 \text{ г/моль}} = 0,2 \text{ моль}$

4.Поскольку выход реакции составляет 50%, то полученное количество вещества хлороформа (0,2 моль) составляет 50% от теоретически возможного. Рассчитаем теоретическое количество вещества хлороформа:

$n_{теор}(CHCl_3) = \frac{n_{практ}(CHCl_3)}{\eta} = \frac{0,2 \text{ моль}}{0,5} = 0,4 \text{ моль}$

5.По уравнению реакции определим, какое количество вещества хлора теоретически необходимо для получения 0,4 моль хлороформа.

Из стехиометрических коэффициентов уравнения реакции видно, что на получение 1 моль $CHCl_3$ расходуется 3 моль $Cl_2$. Таким образом, их количества соотносятся как 1:3.
$n(Cl_2) = 3 \cdot n_{теор}(CHCl_3) = 3 \cdot 0,4 \text{ моль} = 1,2 \text{ моль}$

6.Зная количество вещества хлора, рассчитаем его объем при нормальных условиях (н. у.), где молярный объем любого газа ($V_m$) равен 22,4 л/моль.

$V(Cl_2) = n(Cl_2) \cdot V_m = 1,2 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 26,88 \text{ л}$

Ответ:для получения 23,9 г хлороформа потребуется 26,88 л хлора (н. у.).