Lär dig hur man beräknar teoretisk avkastning

Innan du utför kemiska reaktioner är det bra att veta hur mycket produkt som kommer att produceras med givna mängder reaktanter. Detta är känt som den teoretiska yield. Detta är en strategi att använda när man beräknar det teoretiska utbytet av en kemisk reaktion. Samma strategi kan användas för att bestämma mängden av varje reagens som behövs för att producera en önskad mängd produkt.

Teoretisk avkastningsberäkning

10 gram vätgas förbränns i närvaro av överskott av syrgas för att producera vatten. Hur mycket vatten produceras?

Reaktionen där vätgas kombineras med syrgas för att producera vatten är:

H₂(g) + O2(g) → H₂O(l) Steg 1: Se till att dina kemiska ekvationer är balanserade ekvationer.

Ekvationen ovan är inte balanserad. Efter balansering blir ekvationen:

2 H

2(g) + O₂(g) → 2 H2O(l)

Steg 2: Bestäm molförhållandena mellan reaktanterna och produkten.

Detta värde är bryggan mellan reaktanten och produkten.

Molförhållandet är det stökiometriska förhållandet mellan mängden av en förening och mängden av en annan förening i en reaktion. För denna reaktion produceras två mol vatten för varje två mol vätgas som används. Molförhållandet mellan H₂ och H

2O är 1 mol H₂/1 mol H₂O.

Steg 3: Beräkna det teoretiska utbytet av reaktionen.

Det finns nu tillräckligt med information för att bestämma det teoretiska avkastning. Använd strategin:
1. Använd molmassa av reaktant för att omvandla gram reaktant till mol reaktant

Använd molförhållandet mellan reaktant och produkt för att omvandla mol reaktant till mol produkt

Använd produktens molära massa för att omvandla mol produkt till gram produkt.

I ekvationsform:

gram produkt = gram reaktant x (1 mol reaktant/molmassa av reaktant) x (molförhållande produkt/reaktant) x (molär massa av produkt/1 mol produkt)

Det teoretiska utbytet av vår reaktion beräknas med:

molar massa av H₂ gas = 2 gram

molar massa av H 2O = 18 gram

gram H2O = gram H₂ x (1 mol H₂/2 gram H₂) x (1 mol H₂O/1 mol H ₂) x (18 gram H₂

O/1 mol H₂O)

Vi hade 10 gram H₂ gas, så:

gram H₂O = 10 g H2 x (1 mol H₂

/2 g H₂) x (1 mol H₂O/1 mol H₂) x (18 g H₂O/1 mol H

2O)

Alla enheter utom gram H₂O avbryt, lämnar:

gram H₂O = (10 x 1/2 x 1 x 18) gram H₂O

gram H2

O = 90 gram H

2O

Tio gram vätgas med överskott av syre ger teoretiskt 90 gram vatten.

Beräkna reaktant som behövs för att göra en fastställd produktmängd

Denna strategi kan modifieras något för att beräkna mängden reaktanter behövs för att producera en viss mängd produkt. Låt oss ändra vårt exempel något: Hur många gram vätgas och syrgas behövs för att producera 90 gram vatten?

Vi vet hur mycket väte som behövs i det första exemplet, men för att göra beräkningen:

gram reaktant = gram produkt x (1 mol produkt/molar massprodukt) x (molförhållande reaktant/produkt) x ( gram reaktant/molar massa reaktant)

För vätgas:

gram H ₂ = 90 gram H2O x (1 mol H₂O/18 g ) x (1 mol H₂/1 mol H2O) x (2 g H2/1 mol H₂

) gram H₂ = (90 x 1/18 x 1 x 2) gram H₂ gram H₂

= 10 gram H₂

Detta stämmer överens med det första exemplet. För att bestämma mängden syre som behövs behövs molförhållandet mellan syre och vatten. För varje mol syrgas som används produceras 2 mol vatten. Molförhållandet mellan syrgas och vatten är 1 mol O

2/2 mol H₂

O.

Ekvationen för gram O₂ blir:

gram O₂ = 90 gram H₂O x (1 mol H2O/18 g) x (1 mol O

2/2 mol H₂

O) x (32 g O₂/1 mol H₂)

gram O₂ = (90 x 1/18 x 1/2 x 32) gram O₂

gram O₂ = 80 gram O₂

För att producera 90 gram vatten, 10 gram vätgas och 80 gram gram syrgas behövs.

Teoretiska utbytesberäkningar är enkla så länge du har balanserade ekvationer för att hitta de molförhållanden som behövs för att överbrygga reaktanterna och produkten.

Teoretisk avkastning snabböversikt

Balansera dina ekvationer.

Hitta molförhållandet mellan reaktanten och produkten.

Beräkna med hjälp av följande strategi: Omvandla gram till mol, använd molförhållandet för att överbrygga produkter och reaktanter, och omvandla sedan mol tillbaka till gram. Med andra ord, arbeta med mullvadar och sedan omvandla dem till gram. Arbeta inte med gram och anta att du får rätt svar.

För fler exempel, undersök det teoretiska utbytet problem och vattenlösning kemisk reaktion exempel problem. Källor

Petrucci, RH, Harwood, WS och Herring, FG (2002) Allmän kemi, 8:e upplagan. Prentice Hall. ISBN 0130143294.
1. Vogel, AI; Tatchell, AR; Furnis, BS; Hannaford, AJ; Smith, PWG (1996) Vogel's Textbook of Practical Organic Chemistry (5:e upplagan). Pearson. ISBN 978-0582462366.
   

   Whitten, KW, Gailey, KD och Davis, RE (1992)