4. При взаимодействии уксусной кислоты массой 120 г с хлором получили 170 г хлоруксусной кислоты. Определите массовую долю выхода продукта реакции (в %).

4. Расчет массовой доли выхода продукта:

Дано:

• Масса уксусной кислоты (CH₃COOH) = 120 г
• Масса полученной хлоруксусной кислоты (CH₂ClCOOH) = 170 г

Найти: Массовую долю выхода продукта (η) в %.

Решение:

1. Напишем уравнение реакции:

   Реакция уксусной кислоты с хлором (при катализе, например, красным фосфором) приводит к замещению одного атома водорода у α-углеродного атома на хлор:

   \[ CH_3COOH + Cl_2 \xrightarrow{PCl_3 \text{ или } P \text{ (красн.)}} CH_2ClCOOH + HCl \]
2. Рассчитаем молярные массы:
   • Молярная масса уксусной кислоты (CH₃COOH): 12·2 + 1·4 + 16·2 = 24 + 4 + 32 = 60 г/моль.
   • Молярная масса хлоруксусной кислоты (CH₂ClCOOH): 12·2 + 1·3 + 35.5 + 16·2 = 24 + 3 + 35.5 + 32 = 94.5 г/моль.
3. Рассчитаем теоретическую массу хлоруксусной кислоты:

   По уравнению реакции, из 1 моль (60 г) уксусной кислоты образуется 1 моль (94.5 г) хлоруксусной кислоты. Определим, сколько уксусной кислоты вступило в реакцию, исходя из массы 120 г:

   \[ \text{n}(CH_3COOH) = \frac{120 \text{ г}}{60 \text{ г/моль}} = 2 \text{ моль} \]

   Теоретически из 2 моль уксусной кислоты должно образоваться 2 моль хлоруксусной кислоты:

   \[ \text{m}_{теор}(CH_2ClCOOH) = 2 \text{ моль} \times 94.5 \text{ г/моль} = 189 \text{ г} \]
4. Рассчитаем массовую долю выхода продукта:

   Массовая доля выхода (η) рассчитывается по формуле:

   \[ \eta = \frac{\text{m}_{практ}}{\text{m}_{теор}} \times 100\% \]

   Где m_{практ} — фактическая (полученная) масса продукта, а m_{теор} — теоретически возможная масса продукта.

   \[ \eta = \frac{170 \text{ г}}{189 \text{ г}} \times 100\% \approx 89.947\% \]

Ответ: 89,95%