Question

Printr-o succesiune de transformari se poate obtine clorobenzen utilizant ca unica sursa de materie organica metanul. Daca se utilizeaza 224 l metan aflat la 27 grade celsius si 1 atmosfera,calculeaza masa de clorobenzen de puritate 95% obtinuta,considerand randamentul global al transformarii 80%.

Answer 1

Cred ca s-ar rezolva asa.

Cu semnul "*" notez inmultirea, iar cu semnul "/" notez linia de fractie.

Succesiunea de transformari de care este vorba in enunt cred ca este urmatoarea: mai intai se obtine acetilena din metan, apoi se obtine benzen prin trimerizarea acetilenei si apoi se trece la clorurarea benzenului cu Cl2 in prezenta de FeCl3(aceasta din urma fiind o reactie de substitutie electrofila SE). Deci singura sursa de materie organica in aceste transformari este metanul.

Ecuatiile reactilor chimice sunt(conditiile de reactie in fiecare caz cred ca le gasesti in manual):

2CH4  ---> C2H2  +  3H2

3C2H2  --->  C6H6

C6H6  +  Cl2  --->  C6H5-Cl  +  HCl

Se determina numarul de moli n de CH4 din ecuatia de stare a gazelor perfecte.

pV = nRT

Se cunosc:

p = 1 atm;
V = 224 litri;
R = 0,082 l*atm/(K*mol);
t = 27 grade Celsius, deci T = 273 + t = 273 + 27 = 300(K).
Daca ti se cere sa utilizezi relatia T = 273,15 + t, foloseste-o pe aceea.

Deci: n = pV/RT = 1*224/(0,082*300) = aprox. 9,10569(moli CH4) = aprox. 9,1(moli CH4).

Observatie: se putea determina mai intai volumul de metan in conditii normale aplicand legea Gay - Lussac(presiunea este constanta si egala cu o atmosfera, conform enuntului, deci legea V1/V2 = T1/T2 se scria: V1/224 = 273/300, de unde V1 = 203,84 l CH4) si apoi se impartea volumul obtinut la volumul molar in conditii normale(care este, pentru un mol de gaz, de 22,4 litri) si se obtinea acelasi numar de moli de metan ca in calculul anterior, adica 9,1 moli de metan. Asta se scria: 203,84/22,4 = 9,1(moli CH4). Prin aceasta metoda se obtinea fix 9,1 moli CH4, deci fara aproximare. Eu am preferat sa calculez direct numarul de moli de metan, aplicand ecuatia de stare a gazelor perfecte. Daca vrei, intreba profesorul de chimie cu care metoda este de preferat sa rezolvi.

Proportiile la calcule le aranjezi cum ati invatat la clasa.

Se determina numarul de moli de C2H2 obtinuti teoretic din 9,1 moli CH4.

2CH4  --->  C2H2  +  3H2

Daca din 2*1 moli CH4 se obtin 1*1 moli C2H2
Atunci din 9,1 moli CH4 se vor obtine x moli C2H2

x = 9,1*1/2 = 4,55 (moli C2H2).

Se determina numarul de moli de C6H6 obtinuti teoretic din 4,55 moli C2H2.

3C2H2  --->  C6H6

Daca din 3*1 moli C2H2 se obtin 1*1 moli C6H6
Atunci din 4,55 moli C2H2 se vor obtine y moli C6H6

y =4,55*1/3 = 1,52(moli C6H6).

Se determina masa de C6H5-Cl  pur, obtinuta teoretic din 1,52 moli C6H6.

Masa molara a C6H5-Cl este 6*12 + 5*1 + 1*35,5 = 112,5(g/mol).

C6H6  +  Cl2  --->  C6H5-Cl  +  HCl

Daca din 1*1 moli C6H6 se obtin 1*112,5 g C6H5-Cl pur
Atunci din 1,52 moli C6H6 se vor obtine z g C6H5-Cl pur

z = 1,52*112,5/1 = 171(g C6H5-Cl pur).

Aceasta este masa teoretica de C6H5-Cl pur obtinuta. Randamentul global al transformarii fiind 80%, inseamna ca masa de C6H5-Cl pur obtinuta practic este doar: 80*171/100 = 136,8(g C6H5-Cl pur).

Se determina masa de C6H5-Cl de puritate 95%.

Daca in 100 g C6H5-Cl impurificat se gasesc 95 g C6H5-Cl pur
Atunci in w g C6H5-Cl impurificat se vor gasi 136,8 g C6H5-Cl pur

w = 100*136,8/95 = 144(g C6H5-Cl impurificat).

Deci masa cautata este 144 g C6H5-Cl de puritate 95%.

Asta este parerea mea. Daca crezi, intreaba profesorul de chimie daca aceasta rezolvare este corecta.