Загрузка...

Інші завдання дивись тут...

Вправа 1. Поясніть склад і будову молекули метану.

До складу молекули метану входять один атом Карбону й чотири атоми Гідрогену. Хімічна формула — СН4.

У органічних речовинах атом Карбону перебуває у збудженому стані: після отримання додаткової енергії й переходу одного електрона з 2s-орбіталі у вільну 2р-орбіталь, ці орбіталі набувають однакової форми, які мають вигляд об’ємних несиметричних вісімок і спрямовані до вершин правильної трикутної піраміди (тетраедра). Під час утворення хімічних зв’язків між атомами Карбону й Гідрогену ці зв’язки також спрямовуються до вершин трикутної піраміди під кутом 109,5°. Отже, молекула метану має форму тетраедра, у центрі якого розташований атом Карбону, сполучений ковалентними зв’язками з атомами Гідрогену, розміщеними на вершинах. Кут між зв’язками — 109,5°. 

Вправа 2. Поясніть, використавши знання з географії, поширення метану в природі. Україна займає 28 місце серед усіх країн світу за запасами метану у вигляді природного газу. Найбільші родовища газу в Україні зосереджені в Дніпровсько-Донецькому нафтогазоносному регіоні та в Передкарпатському родовищі. Значні родовища природного газу є на рівнинній частині Кримського півострова та в Чорноморському й Азовському шельфах. Чорне море також багате на поклади гідратів метану (продукти сполучення з водою). 

 

Вправа 3. Охарактеризуйте властивості метану:

а) фізичні; Метан — це газ, що становить 75–98 % об’ємних часток природного газу. Не має запаху й кольору, майже вдвічі легший за повітря, малорозчинний у воді.

б) хімічні.

1.Повне окиснення (горіння) з утворенням карбон (IV) оксиду (вуглекислого газу) й води, реакція екзотермічна:

СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О;  ∆Н=-890кДж/моль.

2. Неповне окиснення (за нестачі кисню) з утворенням вуглецю або карбон (IІ) оксиду (чадного газу):

СН4 + О2 = С + 2Н2О або 

2СН4 + 3О2 = 2СО + 4Н2О.

3. Заміщення з галогенами:

Реакція хлорування, відбувається за освітлення або нагрівання,  продуктами реакції є хлоропохідні метану і гідроген хлорид:

CH4 + Cl2 -> CH3Cl + HCl 

              хлорометан 

CH3Cl + Cl2 -> CH2Cl2 + HCl,

              дихлорометан

CH2Cl2 + Cl2 -> CHCl3 + HCl

              трихлорометан

CHCl3 + Cl2 -> CCl4 + HCl

               тетрахлорометан

Сумарне рівняння повного хлорування метану:

CH4 + 4Cl2 -> CCl4 + 4HCl

 

Вправа 4. Обчисліть відносну густину метану за:

а) воднем:

DН2(CH4)=Mr(CH4)/Mr2)=16/2=8,

де MrН4)=Аr(C)+4•Аr(Н)=12+4•1=16,

Mr(H2)=2•Ar(H)=21=2.

б) гелієм.

DНe(CH4)=Mr(CH4)/Mr2)=16/4=4,

де Mr(CН4)=Аr(C)+4•Аr(Н)=12+4•1=16,

Mr(He)=Ar(He)=4. 

 

Вправа 5. Укажіть масову частку Карбону в складі метану.

А 75,2% Б 75,5 % В 75 % Г 75,3 %

Масову частку елемента у сполуці обчислюємо за формулою

w(елемента)=nAr(елемента)/Mr(сполуки)

w(С)=Ar(С)/Mr(СН4)=12/(12+41)=12/16=0,75 або 75%

 

Вправаи 6. Укажіть, який реактив треба використати, щоб серед продуктів горіння метану виявити вуглекислий газ.

А СаСО3 Б Са(ОН)2 В СаО Г СаСl2

Безбарвний прозорий розчин гашеного вапна Ca(OH)2 - вапняна вода. Помутніння вапняної води спричиняє кальцій карбонат, що утворюється під час реакції вуглекислого газу з розчином кальцій гідроксиду:

Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓+ H2O

 

Вправа 7. Обчисліть об’єм вуглекислого газу (н. у.), що утвориться внаслідок повного згоряння метану кількістю речовини 20 моль.

Відомо: v(CH4)=20 моль. Знайти: V(CO2)-? 

Розв'язування:

І спосіб

Записуємо рівняння реакції:

20 моль         х л   

СН4 +  2О2 = СО2  + 2Н2О

1 моль          22,4 л 

Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння.

Прореагувало 1 моль метану СН4 з 1 моль вуглекислого газу СО2 (1 моль газу за н.у. займає об'єм 22,4 л). Відповідні значення записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.

За допомогою пропорції обчислюємо об'єм вуглекислого газу.

20 моль / 1 моль = х л / 22,4 л, звідси

х моль • 1 моль = 20 моль • 22,4 л              

х = 20 моль • 22,4 л / 1 моль

х =448 л

ІІ спосіб

Записуємо рівняння реакції:

СН4 +  2О2 = СО2  + 2Н2О

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. 

Прореагувало 1 моль метану СН4 і 1 моль вуглекислого газу СО2, кількості речовин однакові, тому

v(О2)=v(СН4)=20 моль

З формули n=V/VM, де VM - постійна величина і за н.у. чисельно дорівнює 22,4 л/моль, знаходимо об'єм V=n•VM

V(O2)=v(О2)•VM=20 моль•22,4 л/моль=448 л.

Відповідь: 448 л.

 

Вправа 8. У суміші метану з азотом об’ємом 30 л масова (об'ємна) частка азоту становить 0,05. Обчисліть маси продуктів першої стадії хлорування метану.

Відомо: V(CH4,N2)=30 л, φ(N2)=0,05 або 5%. Знайти: m(CH3Cl)-? m(HCl)-?

Розв'язування:

І спосіб

Визначаємо об'єм азоту в суміші метану з азотом:

100% становлять 30 л суміші метану з азотом, тоді

5% становлять х л азоту.

100% : 5% = 30 л : х л, звідси

х л • 100% = 30 л • 5%

х = 30 л • 5% : 100%

х = V(N2) =1,5 л.

Визначаємо об'єм метану в об'ємі суміші метану з азотом:

V(СН4)=V(CH4,N2)-V(N2)=30 л - 1,5 л = 28,5 л.

Обчислюємо кількість речовини метану об'ємом  28,5 л за формулою v=V/VM, де VM-постійна величина і за н.у. чисельно дорівнює 22,4 л/моль.

v(СН4)=V(СН4) : VM=28,5 л : 22,4 л/моль=1,2723 моль.

Записуємо рівняння реакції:

1,2723 моль           х г      у г

CH4      +    Cl2 -> CH3Cl + HCl 

1 моль                50,5 г   36,5 г

Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння.

Прореагувало 1 моль метану СН4 з утворенням 1 моль хлорометану CH3Cl й 1 моль гідроген хлориду HCl. Обчислюємо молярні маси (M=Mr г/моль) речовин й, відповідно, масу 1 моль.

Mr(СH3Cl)=Ar(C)+3•Ar(H)+Ar(Cl)=12+3•1+35,5=50,5,  

M(СH3Cl)=50,5 г /моль. Маса 1 моль=50,5 г

Mr(HCl)=Ar(H)+Ar(Cl)=1+35,5=36,5, 

M(HCl)=36,5 г/моль. Маса 1 моль=36,5 г

Відповідні значення записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.

Cкладаємо дві пропорції і розв'язуємо їх.

Пропорція для обчислення маси хлорометану:

1,2723 моль / 1 моль = х г / 50,5 г, звідси

х г • 1 моль = 1,2723 моль • 50,5 г              

х = 1,2723 моль • 50,5 г / 1 моль

х =m(CH3Cl)=64,25 г

Пропорція для обчислення маси гідроген хлориду:

1,2723 моль / 1 моль = у г / 36,5 г, звідси

у г • 1 моль = 1,2723 моль • 36,5 г              

х = 1,2723 моль • 36,5 г / 1 моль

х =m(HCl)=46,44 г 

ІІ спосіб

Об'ємна частка речовини (φ) - це відношення об'єму речовини до об'єму суміші:  φ(речовини)=V(речовини)/V(суміші), звідси V(речовини)=φ(речовини)•V(суміші).

V(N2)=φ(N2)•V(CH4,N2)=0,0530 л=1,5 л.

Визначаємо об'єм метану в об'ємі суміші:

V(СН4)=V(CH4,N2)-V(N2)=30 л - 1,5 л = 28,5 л.

Обчислюємо кількість речовини метану об'ємом  28,5 л за формулою v=V/VM, де VM-постійна величина і за н.у. чисельно дорівнює 22,4 л/моль.

v(СН4)=V(СН4) : VM=28,5 л : 22,4 л/моль=1,2723 моль.

Записуємо рівняння реакції: CH4+ Cl2 -> CH3Cl+HCl 

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння.

Прореагувало 1 моль метану СН4 з утворенням 1 моль хлорометану CH3Cl й 1 моль гідроген хлориду HCl, кількості речовин однакові, тому  v(CH3Cl)=v(HCl=v(CH4))=1,2723 моль.

Обчислюємо маси сполук кількістю речовини 1,2723 моль за формулою m=v•M, де М=Мr г/моль.

Mr(СH3Cl)=Ar(C)+3•Ar(H)+Ar(Cl)=12+3•1+35,5=50,5, M(CH3Cl)=50,5 г/моль.

Mr(HCl)=Ar(H)+Ar(Cl)=1+35,5=36,5, M(HCl)=36,5 г/моль.

m(СH3Cl)=v(СH3Cl)•M(СH3Cl)=1,2723 моль•50,5 г/моль=64,25 г.

m(HCl)=v(HCl)•M(HCl)=1,2723 моль•36,5 г/моль=46,44 г. 

Відповідь:m(СH3Cl)=64,25 г, m(HCl)=46,44 г.

Інші завдання дивись тут...

Загрузка...