Kako izračunati teoretični izkoristek reakcije

GIPhotoStock/Getty Images

Pred izvajanjem kemičnih reakcij je koristno vedeti, koliko produkta bo proizvedeno z danimi količinami reaktantov. To je znano kot teoretični donos . To je strategija, ki se uporablja pri izračunu teoretičnega izkoristka kemijske reakcije. Enako strategijo je mogoče uporabiti za določitev količine vsakega reagent potrebnih za proizvodnjo želene količine izdelka.

Izračun vzorca teoretičnega donosa

10 gramov vodikovega plina zgori v prisotnosti presežka kisikovega plina, da nastane voda. Koliko vode se proizvede?

Reakcija kje vodikov plin se združi s plinom kisikom, da proizvede vodo, je:

H_dva(g) + O_dva(g) → H_dvaO(l)

1. korak: Prepričajte se, da ste kemijske enačbe so uravnotežene enačbe.

Zgornja enačba ni uravnotežena. Po uravnoteženje , enačba postane:

2 H_dva(g) + O_dva(g) → 2 H_dvaO(l)

2. korak: Določite molska razmerja med reaktanti in produktom.

Ta vrednost je most med reaktantom in produktom.

The molsko razmerje je stehiometrično razmerje med količino ene spojine in količino druge spojine v reakciji. Pri tej reakciji na vsaka dva porabljena mol vodikovega plina nastaneta dva mola vode. Molsko razmerje med H_dvain H_dvaO je 1 mol H_dva/1 mol H_dvaO.

3. korak: Izračunajte teoretični izkoristek reakcije.

Zdaj je dovolj informacij za določitev teoretični donos . Uporabite strategijo:

1. Uporabite molsko maso reaktanta za pretvorbo gramov reaktanta v mole reaktanta
2. Uporabite molsko razmerje med reaktantom in produktom za pretvorbo molov reaktanta v mole produkta
3. Uporabi molska masa izdelka dopretvori molski produkt v grameizdelka.

V obliki enačbe:

gram produkta = gram reaktanta x (1 mol reaktanta/molska masa reaktanta) x (molsko razmerje produkt/reaktant) x (molska masa produkta/1 mol produkta)

Teoretični izkoristek naše reakcije se izračuna z uporabo:

• molska masa H_dvaplin = 2 grama
• molska masa H_dvaO = 18 gramov

grami H_dvaO = gram H_dvax (1 mol H_dva/2 grama H_dva) x (1 mol H_dvaO/1 mol H_dva) x (18 gramov H_dvaO/1 mol H_dvaO)

Imeli smo 10 gramov H_dvaplin takole:

grami H_dvaO = 10 g H_dvax (1 mol H_dva/2 g H_dva) x (1 mol H_dvaO/1 mol H_dva) x (18 g H_dvaO/1 mol H_dvaO)

Vse enote razen gramov H_dvaO prekliči, pusti:

grami H_dvaO = (10 x 1/2 x 1 x 18) gramov H_dvaO

grami H_dvaO = 90 gramov H_dvaO

Deset gramov vodikovega plina s presežkom kisika bo teoretično proizvedlo 90 gramov vode.

Izračunajte reaktant, potreben za izdelavo nastavljene količine produkta

To strategijo je mogoče nekoliko spremeniti za izračun količino reaktantov potrebnih za proizvodnjo določene količine izdelka. Nekoliko spremenimo naš primer: Koliko gramov vodika in kisika je potrebnih za proizvodnjo 90 gramov vode?

Poznamo količino potrebnega vodika po prvem primeru , ampak za izračun:

gram reaktanta = gram produkta x (1 mol produkta/molska masa produkta) x (molsko razmerje reaktant/produkt) x (gram reaktanta/molarna masa reaktanta)

Za vodikov plin:

grami H_dva= 90 gramov H_dvaO x (1 mol H_dvaO/18 g) x (1 mol H_dva/1 mol H_dvaO) x (2 g H_dva/1 mol H_dva)

grami H_dva= (90 x 1/18 x 1 x 2) gramov H_dvagrami H_dva= 10 gramov H_dva

To se ujema s prvim primerom. Za določitev potrebne količine kisika je potrebno molsko razmerje med kisikom in vodo. Za vsak madež uporabljenega plinastega kisika nastaneta 2 mola vode. Molsko razmerje med plinastim kisikom in vodo je 1 mol O^dva/2 mol H_dvaO.

The enačba za gramov O_dvapostane:

gramov O_dva= 90 gramov H_dvaO x (1 mol H_dvaO/18 g) x (1 mol O_dva/2 mol H_dvaO) x (32 g O_dva/1 mol H_dva)

gramov O_dva= (90 x 1/18 x 1/2 x 32) gramov O_dva

gramov O_dva= 80 gramov O_dva

Za proizvodnjo 90 gramov vode potrebujemo 10 gramov vodika in 80 gramov kisika.

Teoretični izračuni donosa so enostavne, dokler imate uravnotežene enačbe za iskanje molskih razmerij, potrebnih za premostitev reaktantov in produkta.

Hitri pregled teoretičnega donosa

• Uravnotežite svoje enačbe.
• Poiščite molsko razmerje med reaktantom in produktom.
• Izračunajte z naslednjo strategijo: pretvorite grame v mole, uporabite molsko razmerje za premostitev produktov in reaktantov, nato pa pretvorite mole nazaj v grame. Z drugimi besedami, delajte z moli in jih nato pretvorite v grame. Ne delajte z grami in domnevajte, da boste dobili pravi odgovor.

Za več primerov preglejte teoretični izkoristek je delal problem in primeri težav s kemijsko reakcijo v vodni raztopini.

Viri

• Petrucci, R.H., Harwood, W.S. in Herring, F.G. (2002) Splošna kemija , 8. izdaja. Prentice Hall. ISBN 0130143294.
• Vogel, A. I.; Tatchell, A. R.; Furnis, B. S.; Hannaford, A. J.; Smith, P. W. G. (1996) Voglov učbenik praktične organske kemije (5. izdaja). Pearson. ISBN 978-0582462366.
• Whitten, K.W., Gailey, K.D. in Davis, R.E. (1992) Splošna kemija , 4. izdaja. Založba Saunders College. ISBN 0030723736.