Примеры решения задач

Пример 11. Карбид алюминия массой 4,32 г обработали избытком соляной кислоты. Образовавшийся газ подвергли хлорированию. В результате получили смесь ди- и монохлоралканов. Масса хлора, пошедшего на реакцию, составила 11,36 г. Определить массовые доли продуктов хлорирования.

Решение:

Взаимодействие карбида алюминия с водным раствором кислот является лабораторным способом получения метана.

1) Определяем количество вещества карбида алюминия:

М (Al₄C₃) = 144 г/моль, n( Al₄C₃) = 4,32/144 = 0,03 моль;

2) Напишем уравнение реакции:

Al₄C₃ + 12 HCl = 4 AlCl₃ + 3 CH₄ ↑

Вычисляем количество вещества метана:

в соответствии с уравнением реакции n( CH₄) = 3 ∙ n( Al₄C₃) = 3 ∙ 0,03 = 0,09 моль

3) Количество вещества хлора n( Cl₂) = m( Cl₂)/M( Cl₂) = 11,36 / 71= 0,16 моль

Пусть образуется x(моль) хлорметана и y(моль) дихлорметана

4) Запишем реакции хлорирования метана:

а) CH₄ + Cl₂ CH₃Cl + HCl

x x x

б) CH₄ + 2Cl₂ CH₂Cl₂ + 2HCl

y 2y y

Тогда в соответствии с уравнениями (а) и (б) на образование x(моль) CH₃Cl требуется x(моль) Cl₂,а на образование y(моль) CH₂Cl₂ – 2y моль Cl₂.

Составляем систему уравнений и решаем её:

х + у = 0,09 х = 0,02

х + 2у = 0,16 у = 0,07

5) Вычисляем массу продуктов хлорирования:

m ( CH₃Cl ) = n (CH₃Cl ) ∙ M (CH₃Cl ) = 0,07 ∙ 50,5 =3,535 г

m ( CH₂Cl₂ ) = n (CH₂Cl₂ ) ∙ M (CH₂Cl₂ ) = 0,02 ∙ 85 = 1,70 г

6) Массовую долю ди- и монохлорметана определяем по формуле:

ω(в-ва) = m(в-ва)/ m(см) ; m (см) =3,535 + 1,70 = 5,235 г.

ω ( CH₃Cl ) = 3,535 ׃ 5,235 = 0,6753 (67,53 % )

ω ( CH₂Cl₂) = 1,70 ׃ 5,235 = 0,3247 ( 32,47 %)

Ответ: ω ( CH₃Cl ) = 67,53 %, ω ( CH₂Cl₂) = 32,47 %