Pred izvedbo kemičnih reakcij je koristno vedeti, koliko izdelka bomo proizvedli z danimi količinami reaktantov. To je znano kot teoretični donos. To je strategija, ki jo je treba uporabiti pri izračunu teoretičnega izkoristka kemijske reakcije. Za določitev zneska vsake lahko uporabimo isto strategijo reagent potrebna za izdelavo želene količine izdelka.
Teoretični izračun vzorca dobička
10 gramov vodikovega plina sežge v prisotnosti presežka kisika, da nastane voda. Koliko vode se proizvede?
Reakcija kje vodikov plin kombinira s kisikovim plinom za proizvodnjo vode:
H2(g) + 02(g) → H2O (l)
1. korak: Prepričajte se kemijske enačbe so uravnotežene enačbe.
Zgornja enačba ni uravnotežena. Po tem uravnavanje, enačba postane:
2 H2(g) + 02(g) → 2 H2O (l)
Korak 2: 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. Za to reakcijo se na vsaka dva mola uporabljenega vodikovega plina proizvedeta dva mola vode. Molsko razmerje med H
2 in H2O je 1 mol H2/ 1 mol H2O.Korak 3: Izračunajte teoretični izkoristek reakcije.
Zdaj je na voljo dovolj informacij za določitev teoretični donos. Uporabite strategijo:
- Uporabite molarno maso reaktanta za pretvorbo gramov reaktanta v molove reaktanta
- Uporabite molsko razmerje med reaktantom in izdelkom za pretvorbo reakcijskega molekule v molov proizvod
- Uporabi molarna masa izdelka do izdelek molov pretvori v grame izdelka.
V enačbi:
gramov izdelek = grami reaktanta x (1 mol reaktanta / molarna masa reaktanta) x (molsko razmerje produkt / reaktant) x (molska masa izdelka / 1 mol proizvoda)
Teoretični izkoristek naše reakcije se izračuna z uporabo:
- molarna masa H2 plin = 2 grama
- molarna masa H2O = 18 gramov
gramov H2O = grami H2 x (1 mol H2/ 2 grama H2) x (1 mol H2O / 1 mol H2) x (18 gramov H2O / 1 mol H2O)
Imeli smo 10 gramov H2 plin, torej:
gramov H20 = 10 g H2 x (1 mol H2/ 2 g H2) x (1 mol H2O / 1 mol H2) x (18 g H)2O / 1 mol H2O)
Vse enote, razen gramov H2O prekličite, zapusti:
gramov H2O = (10 x 1/2 x 1 x 18) gramov H2O
gramov H2O = 90 gramov H2O
Deset gramov plina vodika z odvečnim kisikom bo teoretično ustvarilo 90 gramov vode.
Izračunajte reaktant, potreben za določitev količine izdelka
To strategijo je mogoče nekoliko spremeniti za izračun količina reaktantov potrebna za izdelavo določene količine izdelka. Naj nekoliko spremenimo svoj primer: Koliko gramov plina vodika in kisika potrebujemo za proizvodnjo 90 gramov vode?
Vemo, koliko potrebujemo vodik po prvem primeru, ampak za izračun:
gramov reaktanta = grami produkta x (1 mol produkt / molarni masni proizvod) x (reakcijsko sredstvo / molsko razmerje) x (grami reaktant / molarna reaktanta)
Za vodikov plin:
gramov H2 = 90 gramov H20 x (1 mol H2O / 18 g) x (1 mol H2/ 1 mol H20) x (2 g H2/ 1 mol H2)
gramov H2 = (90 x 1/18 x 1 x 2) gramov H2 gramov H2 = 10 gramov H2
S tem se strinja prvi primer. Za določitev potrebne količine kisika je potrebno molsko razmerje med kisikom in vodo. Za vsak mol uporabljenega kisikovega plina nastaneta 2 mola vode. Molsko razmerje med kisikovim plinom in vodo je 1 mol O2/ 2 mol H2O.
The enačba za grami O2 postane:
grami O2 = 90 gramov H20 x (1 mol H2O / 18 g) x (1 mol O2/ 2 mol H20) x (32 g O2/ 1 mol H2)
grami O2 = (90 x 1/18 x 1/2 x 32) gramov O2
grami O2 = 80 gramov O2
Za proizvodnjo 90 gramov vode je potrebno 10 gramov vodikovega plina in 80 gramov kisika.
Teoretični izračuni donosa so preproste, dokler imate uravnotežene enačbe, da najdete molska razmerja, potrebna za povezovanje reaktantov in produkta.
Hiter pregled teoretičnega donosa
- Uravnotežite enačbe.
- Poiščite molsko razmerje med reaktantom in produktom.
- Izračunajte z naslednjo strategijo: Pretvorite grame v molove, uporabite molsko razmerje za premostitev produktov in reaktantov in nato pretvorite molove 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.
Če želite več primerov, preglejte navodila teoretični izkoristek problem primeri težav s kemijsko reakcijo vodne raztopine.
Viri
- Petrucci, R.H., Harwood, W.S. in Herring, F.G. (2002) Splošna kemija, 8. izdaja. Dvorana Prentice. ISBN 0130143294.
- Vogel, A. JAZ.; Tatchell, A R.; Furnis, B. S.; Hannaford, A J.; Smith, P. W. G. (1996) Vogelov učbenik praktične organske kemije (5. izd.). Pearson. ISBN 978-0582462366.
- Whitten, K.W., Gailey, K.D. in Davis, R.E. (1992) Splošna kemija, 4. izdaja. Založništvo Saunders College. ISBN 0030723736.