Kaip apskaičiuoti teorinę reakcijos išeigą

GIPhotoStock / Getty Images

Prieš atliekant chemines reakcijas, naudinga žinoti, kiek produkto bus pagaminta naudojant tam tikrus reagentų kiekius. Tai žinoma kaip teorinis derlius . Tai strategija, kurią reikia naudoti apskaičiuojant teorinę cheminės reakcijos išeigą. Ta pati strategija gali būti taikoma nustatant kiekvieno iš jų kiekį reagentas reikalingas norimam produkto kiekiui pagaminti.

Teorinis derliaus pavyzdžio skaičiavimas

10 gramų vandenilio dujų sudeginama esant deguonies pertekliui, kad susidarytų vanduo. Kiek vandens pagaminama?

Reakcija kur vandenilio dujos jungiasi su deguonies dujomis ir gamina vandenį:

H_du(g) + O_du(g) → H_duO(l)

1 veiksmas: įsitikinkite, kad jūsų chemines lygtis yra subalansuotos lygtys.

Aukščiau pateikta lygtis nėra subalansuota. Po to balansavimas , lygtis tampa tokia:

2 H_du(g) + O_du(g) → 2 H_duO(l)

2 veiksmas: nustatykite reagentų ir produkto molinius santykius.

Ši vertė yra tiltas tarp reagento ir produkto.

The molinis santykis yra stechiometrinis santykis tarp vieno junginio kiekio ir kito junginio kiekio reakcijoje. Šiai reakcijai už kiekvieną du sunaudotų vandenilio dujų molius susidaro du moliai vandens. Molinis santykis tarp H_duir H_duO yra 1 molis H_du/1 mol H_duO.

3 žingsnis: Apskaičiuokite teorinę reakcijos išeigą.

Dabar yra pakankamai informacijos, kad būtų galima nustatyti teorinis derlius . Naudokite strategiją:

1. Naudokite reagento molinę masę, kad pakeistumėte reagento gramus į reagento molius
2. Naudokite molinį reagento ir produkto santykį, kad molinius reagentus paverstumėte moliniais produktais
3. Naudoti molinė masė produktokonvertuoti molių produktą į gramusprodukto.

Lygties forma:

produkto gramai = reagento gramai x (1 molis reagento / reagento molinė masė) x (produkto / reagento molinis santykis) x (produkto molinė masė / 1 molinė produkto)

Teorinė mūsų reakcijos išeiga apskaičiuojama naudojant:

• molinė masė H_dudujos = 2 gramai
• molinė masė H_duO = 18 gramų

gramai H_duO = gramai H_dux (1 mol H_du/2 gramai H_du) x (1 mol H_duO/1 mol H_du) x (18 gramų H_duO/1 mol H_duO)

Mes turėjome 10 gramų H_dudujos tokios:

gramai H_duO = 10 g H_dux (1 mol H_du/2 g H_du) x (1 mol H_duO/1 mol H_du) x (18 g H_duO/1 mol H_duO)

Visi vienetai, išskyrus gramus H_duO atšaukti, paliekant:

gramai H_duO = (10 x 1/2 x 1 x 18) gramai H_duO

gramai H_duO = 90 gramų H_duO

Dešimt gramų vandenilio dujų su deguonies pertekliumi teoriškai pagamins 90 gramų vandens.

Apskaičiuokite reagentą, reikalingą norint pagaminti nustatytą produkto kiekį

Skaičiuojant šią strategiją galima šiek tiek pakeisti reagentų kiekis reikalingas nustatytam produkto kiekiui pagaminti. Šiek tiek pakeiskime savo pavyzdį: kiek gramų vandenilio ir deguonies dujų reikia, kad būtų pagaminta 90 gramų vandens?

Mes žinome, kiek vandenilio reikia pirmuoju pavyzdžiu , bet norint atlikti skaičiavimą:

Reagento gramai = produkto gramai x (1 molis produkto/molinės masės produkto) x (reagento/produkto molinis santykis) x (reagento gramai/molinės masės reagento)

Vandenilio dujoms:

gramai H_du= 90 gramų H_duO x (1 mol H_duO/18 g) x (1 mol H_du/1 mol H_duO) x (2 g H_du/1 mol H_du)

gramai H_du= (90 x 1/18 x 1 x 2) gramai H_dugramai H_du= 10 gramų H_du

Tai sutampa su pirmuoju pavyzdžiu. Norint nustatyti reikiamą deguonies kiekį, reikia deguonies ir vandens molinio santykio. Dėl kiekvienas apgamas panaudotų deguonies dujų susidaro 2 moliai vandens. Molinis santykis tarp deguonies dujų ir vandens yra 1 mol O^du/2 mol H_duO.

The lygtis už gramai O_dutampa:

gramai O_du= 90 gramų H_duO x (1 mol H_duO/18 g) x (1 mol O_du/2 mol H_duO) x (32 g O_du/1 mol H_du)

gramai O_du= (90 x 1/18 x 1/2 x 32) gramai O_du

gramai O_du= 80 gramų O_du

Norint pagaminti 90 gramų vandens, reikia 10 gramų vandenilio ir 80 gramų deguonies dujų.

Teoriniai derliaus skaičiavimai yra nesudėtinga, jei turite subalansuotas lygtis, kad surastumėte molių santykį, reikalingą reagentams ir produktui sujungti.

Greita teorinio derlingumo apžvalga

• Subalansuokite savo lygtis.
• Raskite reagento ir produkto molinį santykį.
• Apskaičiuokite naudodami šią strategiją: konvertuokite gramus į molius, naudokite molių santykį produktams ir reagentams sujungti, o tada konvertuokite molius atgal į gramus. Kitaip tariant, dirbkite su apgamais ir tada konvertuokite juos į gramus. Nedirbkite su gramais ir manykite, kad gausite teisingą atsakymą.

Norėdami gauti daugiau pavyzdžių, išnagrinėkite teorinė derliaus problema ir vandeninio tirpalo cheminių reakcijų pavyzdžiai.

Šaltiniai

• Petrucci, R.H., Harwood, W.S. ir silkė, F.G. (2002 m.) Bendroji chemija , 8-asis leidimas. Prentice salė. ISBN 0130143294.
• Vogelis, A. I.; Tatchell, A. R.; Furnis, B. S.; Hannaford, A. J.; Smithas, P. W. G. (1996) Vogelio praktinės organinės chemijos vadovėlis (5 leidimas). Pearsonas. ISBN 978-0582462366.
• Whitten, K.W., Gailey, K.D. ir Davis, R.E. (1992 m.) Bendroji chemija , 4-asis leidimas. Saunders College Publishing. ISBN 0030723736 .