Hvordan beregne teoretisk utbytte av en reaksjon

GIPhotoStock/Getty Images

Før du utfører kjemiske reaksjoner, er det nyttig å vite hvor mye produkt som vil bli produsert med gitte mengder reaktanter. Dette er kjent som teoretisk avkastning . Dette er en strategi å bruke når man 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 brennes i nærvær av overflødig oksygengass for å produsere vann. Hvor mye vann produseres?

Reaksjonen hvor hydrogengass kombineres med oksygengass for å produsere vann er:

H_to(g) + O_to(g) → H_toO(l)

Trinn 1: Sørg for at din kjemiske ligninger er balanserte ligninger.

Ligningen ovenfor er ikke balansert. Etter balansering , blir ligningen:

2 H_to(g) + O_to(g) → 2 H_toO(l)

Trinn 2: Bestem molforholdene mellom reaktantene og produktet.

Denne verdien er broen mellom reaktanten og produktet.

De molforhold er det støkiometriske forholdet mellom mengden av en forbindelse og mengden av en annen forbindelse i en reaksjon. For denne reaksjonen, for hver to mol hydrogengass som brukes, produseres det to mol vann. Molforholdet mellom H_toog H_toO er 1 mol H_to/1 mol H_toO.

Trinn 3: Beregn det teoretiske utbyttet av reaksjonen.

Det er nå nok informasjon til å fastslå teoretisk avkastning . Bruk strategien:

1. Bruk molar masse av reaktant for å konvertere gram reaktant til mol reaktant
2. Bruk molforholdet mellom reaktant og produkt for å konvertere mol reaktant til mol produkt
3. Bruke molar masse av produktet tilkonvertere mol produkt til gramav produktet.

I ligningsform:

gram produkt = gram reaktant x (1 mol reaktant/molar masse av reaktant) x (molforhold produkt/reaktant) x (molar masse av produkt/1 mol produkt)

Det teoretiske utbyttet av reaksjonen vår beregnes ved å bruke:

• molar masse av H_togass ​​= 2 gram
• molar masse av H_toO = 18 gram

gram H_toO = gram H_tox (1 mol H_to/2 gram H_to) x (1 mol H_toO/1 mol H_to) x (18 gram H_toO/1 mol H_toO)

Vi hadde 10 gram H_togass ​​som dette:

gram H_toO = 10 g H_tox (1 mol H_to/2 g H_to) x (1 mol H_toO/1 mol H_to) x (18 g H_toO/1 mol H_toO)

Alle enheter unntatt gram H_toO avbryt, og etterlater:

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

gram H_toO = 90 gram H_toO

Ti gram hydrogengass med overskudd av oksygen vil teoretisk produsere 90 gram vann.

Beregn reaktant som trengs for å lage en fast mengde av produktet

Denne strategien kan endres litt for å beregne mengden reaktanter nødvendig for å produsere en bestemt mengde produkt. La oss endre eksempelet vårt litt: Hvor mange gram hydrogengass og oksygengass trengs for å produsere 90 gram vann?

Vi vet hvor mye hydrogen som trengs ved det første eksemplet , men for å gjøre beregningen:

gram reaktant = gram produkt x (1 mol produkt/molar masseprodukt) x (molforhold reaktant/produkt) x (gram reaktant/molar massereaktant)

For hydrogengass:

gram H_to= 90 gram H_toO x (1 mol H_toO/18 g) x (1 mol H_to/1 mol H_toO) x (2 g H_to/1 mol H_to)

gram H_to= (90 x 1/18 x 1 x 2) gram H_togram H_to= 10 gram H_to

Dette stemmer med det første eksemplet. For å bestemme mengden oksygen som trengs, er molforholdet mellom oksygen og vann nødvendig. Til hver føflekk av oksygengass som brukes, produseres 2 mol vann. Molforholdet mellom oksygengass og vann er 1 mol O^to/2 mol H_toO.

De ligning for gram O_toblir til:

gram O_to= 90 gram H_toO x (1 mol H_toO/18 g) x (1 mol O_to/2 mol H_toO) x (32 g O_to/1 mol H_to)

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

gram O_to= 80 gram O_to

For å produsere 90 gram vann trengs 10 gram hydrogengass og 80 gram oksygengass.

Teoretiske avkastningsberegninger er enkle så lenge du har balanserte ligninger for å finne molforholdene som trengs for å bygge bro mellom reaktantene og produktet.

Hurtig gjennomgang av teoretisk avkastning

• Balanser ligningene dine.
• Finn molforholdet mellom reaktanten og produktet.
• Regn ut ved å bruke følgende strategi: Gjør om gram til mol, bruk molforholdet til å bygge bro mellom produkter og reaktanter, og konverter deretter mol tilbake til gram. Med andre ord, arbeid med føflekker og konverter dem deretter til gram. Ikke arbeid med gram og anta at du får riktig svar.

For flere eksempler, undersøk teoretisk utbytte fungerte problem og vandig løsning kjemisk reaksjon eksempel problemer.

Kilder

• Petrucci, R.H., Harwood, W.S. og Herring, F.G. (2002) Generell kjemi , 8. utgave. Prentice Hall. ISBN 0130143294.
• Vogel, A.I.; Tatchell, A.R.; Furnis, B.S.; Hannaford, A.J.; Smith, P.W.G. (1996) Vogels lærebok i praktisk organisk kjemi (5. utgave). Pearson. ISBN 978-0582462366.
• Whitten, K.W., Gailey, K.D. og Davis, R.E. (1992) Generell kjemi , 4. utgave. Saunders College Publishing. ISBN 0030723736 .