Pred vykonaním chemických reakcií je užitočné vedieť, koľko produktu sa bude vyrábať s daným množstvom reaktantov. Toto je známe ako teoretický výnos. Toto je stratégia, ktorá sa má použiť pri výpočte teoretického výťažku chemickej reakcie. Rovnaká stratégia sa môže použiť na určenie množstva každého z nich činidlo potrebné na výrobu požadovaného množstva produktu.
Výpočet teoretického výťažku
10 gramov plynného vodíka sa spaľuje v prítomnosti prebytku plynného kyslíka na výrobu vody. Koľko vody sa vyprodukuje?
Reakcia, kde vodíkový plyn kombinuje sa s plynným kyslíkom na výrobu vody:
H2(g) + O2g) → H2O (l)
Krok 1: Uistite sa, že chemické rovnice sú vyvážené rovnice.
Uvedená rovnica nie je vyvážená. po vyvažovanie, rovnica sa stáva:
2H2(g) + O2(g) → 2H2O (l)
Krok 2: Stanovte molárne pomery medzi reaktantmi a produktom.
Táto hodnota je mostom medzi reaktantom a produktom.
molárny pomer je stechiometrický pomer medzi množstvom jednej zlúčeniny a množstvom inej zlúčeniny v reakcii. Pre túto reakciu sa pre každé dva použité móly vodíka vyrábajú dva móly vody. Molárny pomer medzi H
2 a H2O je 1 mol H2/ 1 mol H2O.Krok 3: Vypočítajte teoretický výťažok reakcie.
Teraz existuje dostatok informácií na určenie teoretický výnos. Použite stratégiu:
- Použite molárnu hmotnosť reaktantu na premenu gramov reaktantu na moly reaktantu
- Použite molárny pomer medzi reaktantom a produktom na konverziu mólových reaktantov na mólové produkty
- Použi molárna hmota produktu do prevádzajte mólové produkty na gramy produktu.
V rovnici:
gramový produkt = gramový reaktant x (1 mol reaktantu / molárna hmotnosť reaktantu) x (molárny pomer produktu / reaktant) x (molárna hmotnosť produktu / 1 mol produktu)
Teoretický výťažok našej reakcie sa vypočíta pomocou:
- molárna hmotnosť H2 plyn = 2 gramy
- molárna hmotnosť H2O = 18 gramov
gramov H2O = gramy H2 x (1 mol H2/ 2 gramy H2) x (1 mol H2O / 1 mol H2) x (18 gramov H2O / 1 mol H2O)
Mali sme 10 gramov H2 plyn, takže:
gramov H2O = 10 g H2 x (1 mol H2/ 2 g H2) x (1 mol H2O / 1 mol H2) x (18 g H2O / 1 mol H2O)
Všetky jednotky okrem gramov H2O zrušenie, odchod:
gramov H2O = (10 x 1/2 x 1 x 18) gramov H2O
gramov H2O = 90 gramov H2O
Desať gramov plynného vodíka s prebytkom kyslíka bude teoreticky produkovať 90 gramov vody.
Vypočítajte reakčné činidlo potrebné na stanovenie stanoveného množstva produktu
Táto stratégia sa môže mierne vypočítať množstvo reaktantov potrebné na výrobu stanoveného množstva produktu. Meníme mierne náš príklad: Koľko gramov plynného vodíka a kyslíka je potrebných na výrobu 90 gramov vody?
Poznáme potrebné množstvo vodíka podľa prvého príkladu, ale urobiť výpočet:
gramy reaktant = gram produktu x (1 mol produktu / produkt molárnej hmotnosti) x (molárny pomer reaktant / produkt) x (gramy reaktant / molárna hmotnosť)
Pre plynný vodík:
gramov H2 = 90 gramov H2O x (1 mol H2O / 18 g) x (1 mol H2/ 1 mol H2O) x (2 g H2/ 1 mol H2)
gramov H2 = (90 x 1/18 x 1 x 2) gramy H2 gramov H2 = 10 gramov H2
To súhlasí s prvým príkladom. Na stanovenie potrebného množstva kyslíka je potrebný molárny pomer kyslíka k vode. pre každý krtek použitého kyslíka sa získajú 2 móly vody. Molárny pomer medzi plynným kyslíkom a vodou je 1 mol O2/ 2 mol H2O.
rovnica pre gramov O2 sa stáva:
gramov O2 = 90 gramov H2O x (1 mol H2O / 18 g) x (1 mol O2/ 2 mol H2O) x (32 g O2/ 1 mol H2)
gramov O2 = (90 x 1/18 x 1/2 x 32) gramov O2
gramov O2 = 80 gramov O2
Na výrobu 90 gramov vody je potrebných 10 gramov plynného vodíka a 80 gramov plynného kyslíka.
Teoretické výpočty výnosu sú jednoduché, pokiaľ máte vyvážené rovnice, aby ste našli molárne pomery potrebné na premostenie reaktantov a produktu.
Rýchly prehľad teoretických výnosov
- Vyrovnajte svoje rovnice.
- Nájdite molárny pomer medzi reaktantom a produktom.
- Vypočítajte pomocou nasledujúcej stratégie: Prevod gramov na móly, pomocou molárneho pomeru premostite produkty a reaktanty a potom móly skonvertujte späť na gramy. Inými slovami, pracujte s krtkami a potom ich prevádzajte na gramy. Nepracujte s grammi a predpokladajte, že dostanete správnu odpoveď.
Pre viac príkladov, preskúmajte teoretický výnos opracovaný problém a príklady problémov s chemickou reakciou vodného roztoku.
zdroje
- Petrucci, R. H., Harwood, W.S. a Herring, F.G. (2002) Všeobecná chémia8. vydanie. Prentice Hall. ISBN 0130143294.
- Vogel, A. I.; Tatchell, A. R.; Furnis, B. S.; Hannaford, A. J.; Smith, P. W. G. (1996) Vogelova učebnica praktickej organickej chémie (5. vydanie). Pearson. ISBN 978-0582462366.
- Whitten, K.W., Gailey, K.D. a Davis, R.E. (1992) Všeobecná chémia, 4. vydanie. Saunders College Publishing. ISBN 0030723736.