Какой объем хлороводорода требуется для взаимодействия с 3 м^3 природного газа, в котором объемная доля метана

Для решения данной задачи, нам понадобится знать некоторую химическую информацию о винилхлориде (C2H3Cl). Начнем с балансировки уравнения реакции между метаном (CH4) и хлороводородом (HCl), приводящей к образованию винилхлорида:

CH4 + HCl → C2H3Cl + H2

Из уравнения видно, что для образования одной молекулы винилхлорида требуется одна молекула метана и одна молекула хлороводорода. Теперь, когда мы знаем соотношение между реагентами и продуктами, мы можем приступить к решению задачи.

1. Найдем количество метана в природном газе. Объемная доля метана составляет 98% от общего объема газа. Поэтому, объем метана равен:

\( V_{\text{метана}} = 0.98 \times 3 \, \text{м}^3 = 2.94 \, \text{м}^3 \)

2. Теперь мы знаем, что для образования одной молекулы винилхлорида требуется одна молекула метана и одна молекула хлороводорода. Следовательно, количество молекул метана и хлороводорода будет одинаковым.

Теперь давайте рассчитаем количество вещества (в молях) метана и хлороводорода, используя их объемы.

\[
n_{\text{метана}} = \frac{{V_{\text{метана}}}}{{V_{\text{молярный, метан}}}}
\]

где \(V_{\text{молярный, метан}}\) - молярный объем метана, равный 22.4 л/моль при нормальных условиях.
Подставляя значения:

\[
n_{\text{метана}} = \frac{{2.94 \, \text{м}^3}}{{22.4 \, \text{л/моль}}} = 0.131 \, \text{моль}
\]

Теперь мы знаем, что количество молекул метана и хлороводорода одинаково. Следовательно, количество молекул хлороводорода равно 0.131 моль.

3. Теперь рассчитаем объем хлороводорода, используя найденное количество молекул.

\[
V_{\text{HCl}} = n_{\text{HCl}} \times V_{\text{молярный, HCl}}
\]

где \(V_{\text{молярный, HCl}}\) - молярный объем хлороводорода, равный 22.4 л/моль при нормальных условиях.

\[
V_{\text{HCl}} = 0.131 \, \text{моль} \times 22.4 \, \text{л/моль} = 2.93 \, \text{л}
\]

Таким образом, для взаимодействия с 3 м^3 природного газа и получения винилхлорида с выходом 90%, требуется примерно 2.93 л хлороводорода.