ОБЧИСЛІТЬ Максимальний об'єм хлору,необхідний для хлорування 2,8 л метанк. Об'єм газів приведені до нормалтних умов.

Ответ:

Для розрахунку максимального об'єму хлору, необхідного для хлорування 2,8 л метану, необхідно знати хімічну реакцію, яка відбувається під час хлорування метану:

CH4 + Cl2 -> CH3Cl + HCl

За цією реакцією один молекул метану змішується з однією молекулою хлору, утворюючи одну молекулу хлорметану та одну молекулу HCl. Оскільки ми маємо 2,8 л метану, то спочатку необхідно перевести його в кількість речовини, використовуючи стандартні умови (0 градусів Цельсія та 1 атмосферний тиск):

n(CH4) = V(P/T) = (2,8 л * 1 атмосфера) / (273 К) = 0,105 моль

Оскільки з рівняння реакції видно, що 1 моль метану змішується з 1 мольою хлору, то для повної реакції необхідно 0,105 моль хлору. Щоб перевести цю кількість в об'єм, необхідно скористатися стандартними умовами для хлору (0 градусів Цельсія та 1 атмосферний тиск):

V(Cl2) = n(Cl2)(RT/P) = (0,105 моль * 0,0821 латм/мольК * 273 К)/(1 атмосфера) = 2,33 л

Отже, максимальний об'єм хлору, необхідного для хлорування 2,8 л метану, становить 2,33 л при стандартних умовах.

Для розв'язання цієї задачі необхідно знати концентрацію хлору, яка необхідна для хлорування метану. Припустимо, що для повної хлорації метану необхідна 100% конверсія метану в хлорований продукт. Із рівняння реакції можна побачити, що метан і хлор реагують у співвідношенні 1:4, тому необхідна кількість хлору дорівнюватиме 4 молям на 1 моль метану.

Спочатку переведемо 2,8 л метану при нормальних умовах (NTP) у моли:

n(CH4) = V(STP) * P / R * T = (2,8 / 22,4) * 1,013 * 10⁵ / 8,31 / 273 = 0,112 моль

Тоді максимальний об'єм хлору, необхідний для хлорування 2,8 л метану при нормальних умовах, можна обчислити наступним чином:

V(Cl2) = n(CH4) * 4 * R * T / P = 0,112 * 4 * 8,31 * 273 / 1,013 * 10⁵ ≈ 0,012 л

Отже, для повної хлорації 2,8 л метану при нормальних умовах необхідно близько 0,012 л хлору.