Před provedením chemických reakcí je užitečné vědět, kolik produktu bude produkováno s daným množstvím reakčních složek. Toto je známé jako teoretický výnos. Toto je strategie, která se má použít při výpočtu teoretického výtěžku chemické reakce. Stejná strategie může být použita pro stanovení množství každého z nich činidlo potřebný k výrobě požadovaného množství produktu.
Výpočet teoretického výtěžku
10 gramů plynného vodíku se spálí v přítomnosti přebytečného plynného kyslíku, čímž se vytvoří voda. Kolik vody je produkováno?
Reakce kde vodíkový plyn kombinuje se s kyslíkem na výrobu vody:
H2(g) + O2(g) → H2O (l)
Krok 1: Ujistěte se, že chemické rovnice jsou vyvážené rovnice.
Rovnice výše není vyvážená. Po vyvažování, rovnice se stává:
2 H2(g) + O2(g) → 2H2O (l)
Krok 2: Stanovte molární poměry mezi reaktanty a produktem.
Tato hodnota je mostem mezi reakčním činidlem a produktem.
molární poměr je stechiometrický poměr mezi množstvím jedné sloučeniny a množstvím další sloučeniny v reakci. Pro tuto reakci se pro každé použité dva moly vodíkového plynu vytvoří dva moly vody. Molární poměr mezi H
2 a H2O je 1 mol H2/ 1 mol H2Ó.Krok 3: Vypočítejte teoretický výtěžek reakce.
Nyní existuje dostatek informací k určení teoretický výnos. Použijte strategii:
- Použijte molární hmotnost reakčního činidla k převodu gramů reakčního činidla na mol reakčního činidla
- Použijte molární poměr mezi reakčním činidlem a produktem pro přeměnu reakčního činidla na molární produkt
- Použijte molární hmotnost produktu do převést krtků produkt na gramy produktu.
Ve formě rovnice:
gramy produkt = gramy reakčního činidla x (1 mol reakčního činidla / molární hmotnost reakčního činidla) x (molární poměr produktu / reakčního činidla) x (molární hmotnost produktu / 1 mol produktu)
Teoretický výtěžek naší reakce se vypočítá pomocí:
- molární hmotnost H2 plyn = 2 gramy
- molární hmotnost H2O = 18 gramů
gramů H2O = gramy H2 x (1 mol H2/ 2 gramy H2) x (1 mol H2O / 1 mol H2) x (18 gramů H2O / 1 mol H2Ó)
Měli jsme 10 gramů H2 plyn, takže:
gramů H2O = 10 g H2 x (1 mol H2/ 2 g H2) x (1 mol H2O / 1 mol H2) x (18 g H2O / 1 mol H2Ó)
Všechny jednotky kromě gramů H2O zrušení, opuštění:
gramů H2O = (10 x 1/2 x 1 x 18) gramů H2Ó
gramů H2O = 90 gramů H2Ó
Deset gramů plynného vodíku s přebytkem kyslíku teoreticky vytvoří 90 gramů vody.
Vypočítejte reaktant potřebný k vytvoření stanoveného množství produktu
Tuto strategii lze pro výpočet mírně upravit množství reakčních složek potřebný k výrobě stanoveného množství produktu. Pojďme mírně změnit náš příklad: Kolik gramů plynného vodíku a plynného kyslíku je potřeba k výrobě 90 gramů vody?
Známe potřebné množství vodíku podle prvního příkladu, ale provést výpočet:
gramy reaktant = gram produktu x (1 mol produktu / molární hmotnost produktu) x (molární poměr reaktant / produkt) x (gramy reaktant / molární hmotnost reaktant)
Pro plynný vodík:
gramů H2 = 90 gramů H2O x (1 mol H2O / 18 g) x (1 mol H2/ 1 mol H2O) x (2 g H2/ 1 mol H2)
gramů H2 = (90 x 1/18 x 1 x 2) gramů H2 gramů H2 = 10 gramů H2
To souhlasí s prvním příkladem. K určení potřebného množství kyslíku je nutný molární poměr kyslíku k vodě. Pro každý krtek použitého kyslíkového plynu se vytvoří 2 moly vody. Molární poměr mezi kyslíkem a vodou je 1 mol O2/ 2 mol H2Ó.
rovnice pro gramů O2 se stává:
gramů O2 = 90 gramů H2O x (1 mol H2O / 18 g) x (1 mol O2/ 2 mol H2O) x (32 g O2/ 1 mol H2)
gramů O2 = (90 x 1/18 x 1/2 x 32) gramů O2
gramů O2 = 80 gramů O2
K výrobě 90 gramů vody je zapotřebí 10 gramů plynného vodíku a 80 gramů plynného kyslíku.
Teoretické výpočty výtěžku jsou přímočaré, pokud máte vyvážené rovnice pro nalezení molárních poměrů potřebných k přemostění reakčních složek a produktu.
Rychlá recenze teoretického výnosu
- Vyrovnejte své rovnice.
- Najděte molární poměr mezi reaktantem a produktem.
- Vypočítejte pomocí následující strategie: Převeďte gramy na mol, použijte molární poměr k přemostění produktů a reaktantů a poté přepočtěte krtky zpět na gramy. Jinými slovy, pracujte s krtci a poté je převeďte na gramy. Nepracujte s gramy a předpokládejte, že dostanete správnou odpověď.
Pro více příkladů, prozkoumat teoretický výnos pracoval problém a příklady chemických reakcí ve vodném roztoku.
Zdroje
- Petrucci, R. H., Harwood, W.S. and Herring, F.G. (2002) Obecná chemie, 8. vydání. Prentice Hall. ISBN 0130143294.
- Vogel, A. I.; Tatchell, A. R.; Furnis, B. S.; Hannaford, A. J.; Smith, P. W. G. (1996) Vogelova učebnice praktické organické chemie (5. vydání). Pearson. ISBN 978-0582462366.
- Whitten, K.W., Gailey, K.D. a Davis, R.E. (1992) Obecná chemie, 4. vydání. Saunders College Publishing. ISBN 0030723736.