Давайте подробно решим задачу и объясним каждый шаг.
Дано:
- Масса уксусной кислоты (начальная): ( m_{уксусной} = 120,г )
- Масса полученной хлоруксусной кислоты: ( m_{продукта} = 120,г )
Нам нужно найти:
Массовую долю выхода продукта реакции.
Шаг 1. Запишем уравнение реакции
Реакция хлорирования уксусной кислоты:
[
\text{CH}_3\text{COOH} + \text{Cl}_2 \rightarrow \text{Cl-CH}_2\text{COOH} + \text{HCl}
]
Проще говоря, уксусная кислота реагирует с хлором, образуя хлоруксусную кислоту.
Шаг 2. Определим молярные массы веществ
Молярная масса уксусной кислоты (CH₃COOH):
[
12.01,(C) + 3 \times 1.008,(H) + 12.01,(C) + 16, (O) \times 2 = 60.05,г/моль
]
Молярная масса хлоруксусной кислоты (Cl-CH₂-COOH):
[
35.45,(Cl) + 2 \times 1.008,(H) + 12.01,(C) + 16,(O) \times 2 = 94.49,г/моль
]
Шаг 3. Определим молярное количествоначальной уксусной кислоты
Количество вещества уксусной кислоты:
[
n_{уксусной} = \frac{m_{уксусной}}{M_{уксусной}} = \frac{120,г}{60.05,г/моль} \approx 2,моль
]
Шаг 4. Взвесим теоретический выход
Поскольку реакция идёт по 1:1 (один моль уксусной кислоты реагирует с 1 моль хлора и образует 1 моль хлоруксусной кислоты), то:
- Теоретически, из 2 моль уксусной кислоты максимум может образоваться 2 моль хлоруксусной кислоты.
Масса теоретического выхода:
[
m_{теоретическая} = n_{хлоруксусной} \times M_{хлоруксусной} = 2,моль \times 94.49,г/моль \approx 188.98,г
]
Шаг 5. Рассчитаем фактический выход
Нам дали, что фактическая масса продукта — 120 г. Тогда масса полученной хлоруксусной кислоты — 120 г.
Шаг 6. Найдём массовую долю выхода
Масса теоретического продукта: 188.98 г.
Масса фактического продукта: 120 г.
Массовая доля выхода реакции:
[
\eta = \frac{\text{фактический выход}}{\text{теоретический выход}} \times 100%
]
[
\eta = \frac{120,г}{188.98,г} \times 100% \approx 63.44%
]
Ответ:
Массовая доля выхода продукта реакции составляет примерно 63,4%.
