Før du utfører kjemiske reaksjoner, er det nyttig å vite hvor mye produkt som vil produseres med gitte mengder reaktanter. Dette er kjent som teoretisk avkastning. Dette er en strategi du skal bruke når du beregner det teoretiske utbyttet av en kjemisk reaksjon. Den samme strategien kan brukes for å bestemme mengden av hver reagens nødvendig for å produsere en ønsket mengde produkt.
Teoretisk avkastningsprøveberegning
10 gram hydrogengass forbrennes i nærvær av overflødig oksygengass for å produsere vann. Hvor mye vann produseres?
Reaksjonen der hydrogengass kombinert med oksygengass for å produsere vann er:
H2(g) + O2(g) → H2O (l)
Trinn 1: Forsikre deg om at kjemiske ligninger er balanserte ligninger.
Ligningen ovenfor er ikke balansert. Etter balansering, blir ligningen:
2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O (l)
Trinn 2: Bestem molforholdene mellom reaktantene og produktet.
Denne verdien er broen mellom reaktanten og produktet.
De fødselsforhold er det støkiometriske forholdet mellom mengden av en forbindelse og mengden av en annen forbindelse i en reaksjon. For denne reaksjonen produseres to mol vann for hver to mol hydrogengass som brukes. Molforholdet mellom H
2 og H2O er 1 mol H2/ 1 mol H2O.Trinn 3: Beregn reaksjonens teoretiske utbytte.
Det er nå nok informasjon til å bestemme teoretisk avkastning. Bruk strategien:
- Bruk molmasse reaktant for å konvertere gram reaktant til mol reaktant
- Bruk molforholdet mellom reaktant og produkt for å konvertere mol reaktant til molprodukt
- Bruke molmasse av produktet til konverter føfleksprodukt til gram av produktet.
I ligningsform:
gram produkt = gram reaktant x (1 mol reaktant / mol masse reaktant) x (molforhold produkt / reaktant) x (mol masse produkt / 1 mol produkt)
Det teoretiske utbyttet av vår reaksjon blir beregnet ved å bruke:
- molmasse av H2 gass = 2 gram
- molmasse av H2O = 18 gram
gram H2O = gram H2 x (1 mol H2/ 2 gram H2) x (1 mol H2O / 1 mol H2) x (18 gram H2O / 1 mol H2O)
Vi hadde 10 gram H2 gass, 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 H2O)
Alle enheter unntatt gram H2O avbryt og forlater:
gram H2O = (10 x 1/2 x 1 x 18) gram H2O
gram H2O = 90 gram H2O
Ti gram hydrogengass med overflødig oksygen vil teoretisk produsere 90 gram vann.
Beregn reaktant som trengs for å lage en angitt mengde produkt
Denne strategien kan endres litt for å beregne mengden reaktanter nødvendig for å produsere en bestemt mengde produkt. La oss forandre litt på eksemplet: Hvor mange gram hydrogengass og oksygengass er nødvendig for å produsere 90 gram vann?
Vi vet hvor mye hydrogen som trengs av det første eksemplet, men for å gjøre beregningen:
gram reaktant = gram produkt x (1 mol produkt / molært masseprodukt) x (molforhold reaktant / produkt) x (gram reaktant / molmasse reaktant)
For hydrogengass:
gram H2 = 90 gram H2O x (1 mol H2O / 18 g) x (1 mol H)2/ 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
Dette stemmer overens med det første eksemplet. For å bestemme mengden oksygen som trengs, er molforholdet mellom oksygen og vann nødvendig. Til hver føflekk av anvendt oksygengass produseres 2 mol vann. Molforholdet mellom oksygengass og vann er 1 mol O2/ 2 mol H2O.
De ligning for gram O2 blir:
gram O2 = 90 gram H2O x (1 mol H2O / 18 g) x (1 mol O2/ 2 mol H2O) 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
For å produsere 90 gram vann, trengs 10 gram hydrogengass og 80 gram oksygengass.
Teoretiske avkastningsberegninger er greie så lenge du har balanserte ligninger for å finne føflekkforholdene som trengs for å bygge bro mellom reaktantene og produktet.
Teoretisk avkastning rask gjennomgang
- Balanser ligningene dine.
- Finn molforholdet mellom reaktanten og produktet.
- Beregn ved å bruke følgende strategi: Konverter gram til mol, bruk molforholdet for å bygge bro over produkter og reaktanter, og konverter deretter mol tilbake til gram. Med andre ord, arbeid med føflekker og deretter konvertere dem til gram. Ikke jobb med gram og antar at du får riktig svar.
For flere eksempler, undersøk teoretisk avkastningsarbeid og kjemiske reaksjonseksempler på vandig løsning.
kilder
- Petrucci, R.H., Harwood, W.S. og Herring, F.G. (2002) Generell kjemi, 8. utgave. Prentice Hall. ISBN 0130143294.
- Vogel, A. JEG.; Tatchell, A. R.; Furnis, B. S.; Hannaford, A. J.; Smith, P. W. G. (1996) Vogels lærebok for praktisk organisk kjemi (5. utg.). Pearson. ISBN 978-0582462366.
- Whitten, K.W., Gailey, K.D. og Davis, R.E. (1992) Generell kjemi, Fjerde utgave. Saunders College Publishing. ISBN 0030723736.