Чтобы решить задачу, начнём с выяснения, какие реакции происходят и какие у нас есть данные.
Шаг 1: Определение реакции
Для получения тетрахлорметана (CCl₄) из метана (CH₄) нужно учитывать природу реакции хлорирования. Основная реакция, которая нас интересует, может быть представлена следующим уравнением:
[ \text{CH}_4 + 4\text{Cl}_2 \rightarrow \text{CCl}_4 + 4\text{HCl} ]
Из уравнения видно, что 1 моль метана (CH₄) дает 1 моль тетрахлорметана (CCl₄).
Шаг 2: Вычисление молей тетрахлорметана
Сначала нужно найти молекулярную массу тетрахлорметана:
- У углерода (C): 12 г/моль
- У хлора (Cl): 35.5 г/моль
Таким образом, молекулярная масса CCl₄:
[
M_{\text{CCl}_4} = 12 + 4 \times 35.5 = 12 + 142 = 154 \text{ г/моль}
]
Теперь найдем количество моль тетрахлорметана в 22 г:
[
n_{\text{CCl}_4} = \frac{m}{M} = \frac{22, \text{г}}{154, \text{г/моль}} \approx 0.1435 , \text{моль}
]
Шаг 3: Количество метана, необходимое для реакции
Из уравнения видно, что 1 моль метана (CH₄) необходимо для получения 1 моля тетрахлорметана. Следовательно, для получения 0.1435 моль тетрахлорметана потребуется 0.1435 моль метана.
Шаг 4: Перевод моль метана в объем
Используем закон Бойля-Мариотта и условие идеального газа, чтобы преобразовать количество моль метана в объем. В стандартных условиях (0°C и 1 атм) 1 моль газа занимает 22.4 л.
Соответственно объем метана:
[
V_{\text{CH}_4} = n \times 22.4 = 0.1435 , \text{моль} \times 22.4 , \text{л/моль} \approx 3.22 , \text{л}
]
Шаг 5: Определение объема природного газа
У нас есть 80% метана в природном газе. Это значит, что для получения необходимого объема метана из природного газа, мы используем следующую формулу:
[
V_{\text{природный газ}} = \frac{V_{\text{CH}_4}}{0.8} = \frac{3.22 , \text{л}}{0.8} = 4.025 , \text{л}
]
Итог
Округляем до сотых:
Объем природного газа, необходимый для получения 22 г тетрахлорметана, составляет ( \approx 4.03 ) литра.
Таким образом, ответ: 4.03 литра.
