12. При хлорировании 17,92 дм3 (н.у.) метана получено 109,4 г смеси трихлорметана и тетрахлорметана. Найдите массовые доли продуктов хлорирования метана в их смеси.

Пошаговое решение:

• Шаг 1: Определим количество вещества метана:
  \[n(CH_4) = \frac{V(CH_4)}{V_m} = \frac{17.92}{22.4} = 0.8 \ моль\]
• Шаг 2: Пусть x — количество вещества трихлорметана (CHCl3), y — количество вещества тетрахлорметана (CCl4). Запишем уравнения реакций хлорирования:
  \[CH_4 + 3Cl_2 \rightarrow CHCl_3 + 3HCl\]
  \[CH_4 + 4Cl_2 \rightarrow CCl_4 + 4HCl\]
• Шаг 3: Составим систему уравнений, основываясь на количестве вещества метана и массе смеси продуктов хлорирования:
  \[\begin{cases} x + y = 0.8 \\ 119.5x + 154y = 109.4 \end{cases}\]
  Выразим x через y из первого уравнения:
  \[x = 0.8 - y\]
  Подставим это выражение во второе уравнение:
  \[119.5(0.8 - y) + 154y = 109.4\]
  \[95.6 - 119.5y + 154y = 109.4\]
  \[34.5y = 13.8\]
  \[y = 0.4 \ моль\]
• Шаг 4: Найдем x:
  \[x = 0.8 - 0.4 = 0.4 \ моль\]
• Шаг 5: Определим массу трихлорметана:
  \[m(CHCl_3) = n(CHCl_3) \cdot M(CHCl_3) = 0.4 \cdot 119.5 = 47.8 \ г\]
• Шаг 6: Определим массу тетрахлорметана:
  \[m(CCl_4) = n(CCl_4) \cdot M(CCl_4) = 0.4 \cdot 154 = 61.6 \ г\]
• Шаг 7: Определим массовую долю трихлорметана в смеси:
  \[\omega(CHCl_3) = \frac{m(CHCl_3)}{m(смеси)} = \frac{47.8}{109.4} \approx 0.437 \ или \ 43.7 \%\]
• Шаг 8: Определим массовую долю тетрахлорметана в смеси:
  \[\omega(CCl_4) = \frac{m(CCl_4)}{m(смеси)} = \frac{61.6}{109.4} \approx 0.563 \ или \ 56.3 \%\]

Ответ: Массовая доля трихлорметана в смеси составляет 43,7 %, массовая доля тетрахлорметана в смеси составляет 56,3 %.