Каковы массовые доли трихлорметана (CHCl3) и тетрахлорметана (CCl4) в смеси, полученной при хлорировании 31,36 л

Чтобы решить эту задачу, мы должны сначала определить, сколько молярных масс у каждого вещества и затем использовать их для вычисления массовых долей.

Первым делом, давайте найдем количество вещества (в молях) каждого компонента смеси. Для этого мы будем использовать уравнение состояния идеального газа \(PV = nRT\), где P - давление, V - объем газа, n - количество вещества, R - универсальная газовая постоянная, и T - температура. При нахождении молярных объемов в условиях нормальных условий (н.у.), давление P равно 1 атмосфере, а температура T равна 273,15 К.

Для метана (CH4), объем V равен 31,36 л (н.у.), а по формуле \(n = \frac{PV}{RT}\), мы можем вычислить количество вещества метана:

\[n_{CH_4} = \frac{{1 \cdot 31.36}}{{0.0821 \cdot 273.15}}\]

\[n_{CH_4} \approx 1.31 моль\]

Теперь, когда мы знаем количество вещества метана, мы можем использовать его для вычисления количества вещества хлорированных продуктов, которые образуются в реакции.

Согласно химическому уравнению реакции:

\(CH_4 + 2Cl_2 → CHCl_3 + HCl\)
\(CH_4 + 4Cl_2 → CCl_4 + 4HCl\)

По уравнению молярной пропорции, мы можем сказать, что для каждого моля метана, образуется один моль трихлорметана и один моль тетрахлорметана.

Таким образом, количество вещества \(n_{CHCl_3}\) и \(n_{CCl_4}\) будет таким же, как и количество вещества метана \(n_{CH_4}\) и будет составлять 1.31 моль.

Теперь, чтобы найти массы каждого компонента, мы можем использовать их молярные массы. Молярная масса метана (CH4) равна примерно 16 г/моль. А молярные массы трихлорметана (CHCl3) и тетрахлорметана (CCl4) равны примерно 119.38 г/моль и 153.82 г/моль соответственно.

Теперь мы можем вычислить массы каждого компонента:

Масса \(m_{CH_4}\) метана:
\[m_{CH_4} = n_{CH_4} \cdot M_{CH_4}\]
\[m_{CH_4} = 1.31 \cdot 16\]
\[m_{CH_4} \approx 20.96 г\]

Масса \(m_{CHCl_3}\) трихлорметана:
\[m_{CHCl_3} = n_{CHCl_3} \cdot M_{CHCl_3}\]
\[m_{CHCl_3} = 1.31 \cdot 119.38\]
\[m_{CHCl_3} \approx 156.48 г\]

Масса \(m_{CCl_4}\) тетрахлорметана:
\[m_{CCl_4} = n_{CCl_4} \cdot M_{CCl_4}\]
\[m_{CCl_4} = 1.31 \cdot 153.82\]
\[m_{CCl_4} \approx 201.45 г\]

Теперь, чтобы найти массовые доли каждого компонента в смеси, мы можем использовать следующую формулу:

Массовая доля \(Mass\% = \frac{{m_i}}{{m_{CH_4} + m_{CHCl_3} + m_{CCl_4}}} \cdot 100\%

Где \(m_i\) - масса каждого компонента. Давайте рассчитаем:

Массовая доля трихлорметана:
\[Mass\%_{CHCl_3} = \frac{{m_{CHCl_3}}}{{m_{CH_4} + m_{CHCl_3} + m_{CCl_4}}} \cdot 100\%\]
\[Mass\%_{CHCl_3} = \frac{{156.48}}{{20.96 + 156.48 + 201.45}} \cdot 100\%\]
\[Mass\%_{CHCl_3} \approx 32.89\%\]

Массовая доля тетрахлорметана:
\[Mass\%_{CCl_4} = \frac{{m_{CCl_4}}}{{m_{CH_4} + m_{CHCl_3} + m_{CCl_4}}} \cdot 100\%\]
\[Mass\%_{CCl_4} = \frac{{201.45}}{{20.96 + 156.48 + 201.45}} \cdot 100\%\]
\[Mass\%_{CCl_4} \approx 67.11\%\]

Итак, массовая доля трихлорметана (CHCl3) составляет примерно 32.89%, а массовая доля тетрахлорметана (CCl4) составляет примерно 67.11%.