Ako vypočítať teoretický výnos?

A použite ho na výpočet teoretického výťažku — Zistite, ktorý z reaktantov je "limitujúcim" reaktantom, a použite ho na výpočet teoretického výťažku.

Teoretický výťažok je termín používaný v chémii na opis maximálneho množstva produktu, ktorý by ste podľa chemickej reakcie mohli vytvoriť. Musíte začať s vyváženou chemickou rovnicou a definovať obmedzujúci reaktant. Keď zmeriate množstvo reaktantu, ktoré budete používať, môžete vypočítať množstvo produktu. Toto je teoretický výťažok rovnice. V skutočnom experimente pravdepodobne stratíte časť kvôli neúčinnosti samotného experimentu.

Časť 1 z 2: nájdenie limitujúceho reakčného činidla

1
Začnite vyváženou chemickou rovnicou. Chemická rovnica je ako recept. Ukazuje reakčné zložky (na ľavej strane), ktoré reagujú za vzniku produktov (na pravej strane). Správne dané rovnice ukáže rovnaký počet atómov ísť do rovnice ako reakčných zložiek, ako ste vystupujúcich vo forme produktov.
- $H_ {2}+o_ {2}$ napríklad o jednoduchej rovnici $H2+O2 {\ displaystyle H_ {2}+O_ {2}}$ → $H_ {2} o$ . Na ľavej aj pravej strane sú dva atómy vodíka. Ale ako reaktant vstupujú dva atómy kyslíka a v produkte napravo je iba jeden atóm.
- Ak chcete vyvážiť, zdvojnásobte produkt a získajte $H_ {2}+o_ {2}$ → $2h_ {2} o$ .
- Skontrolujte zostatok. Táto zmena napravila kyslík, ktorý má teraz dva atómy na oboch stranách. Teraz však máte dva atómy vodíka vľavo a štyri atómy vodíka vpravo.
- Zdvojnásobte vodík v reakčnom činidle. $2h_ {2}+o_ {2}$ sa rovnica na $2H2+O2 {\ displaystyle 2H_ {2}+O_ {2}}$ → $2h_ {2} o$ . Táto zmena má teraz 4 atómy vodíka na oboch stranách a dva atómy kyslíka. Rovnica je vyrovnaná.
- Ako je viac komplikovaná príklad, kyslíka a glukózy môže reagovať na vzniku oxidu uhličitého a vody: $6o_ {2}+c_ {6} h _ {{12}} o_ {6}$ → $6co_ {2}+6h_ {2} o$
  V tejto rovnici má každá strana presne 6 atómov uhlíka (C), 12 atómov vodíka (H) a 18 atómov kyslíka (O). Rovnica je vyrovnaná.
- Prečítajte si túto príručku, ak si chcete prečítať rovnovážne chemické rovnice dôkladnejšie.
2
Vypočítajte molárnu hmotnosť každého reaktantu. Pomocou periodickej tabuľky alebo iného odkazu vyhľadajte molárnu hmotnosť každého atómu v každej zlúčenine. Sčítajte ich a zistite molárnu hmotnosť každej zlúčeniny reaktantu. Vykonajte to pre jednu molekulu zlúčeniny. Zvážte znova rovnicu premeny kyslíka a glukózy na oxid uhličitý a vodu: 6O2+C6H12O6 {\ displaystyle 6O_ {2}+C_ {6} H_ {12} O_ {6}} $6o_ {2}+c_ {6} h _ {{12}} o_ {6}$ → 6CO2+6H2O {\ displaystyle 6CO_ {2} +6H_ {2} O} $6co_ {2}+6h_ {2} o$
- V tomto prípade jedna molekula kyslíka ( $O_ {2}$ ) obsahuje dva atómy kyslíka.
- Molárna hmotnosť jedného atómu kyslíka je asi 16 g/mol. V prípade potreby nájdete presnejšie hodnoty.)
- 2 atómy kyslíka x 16 g/mol na atóm = 32 g/mol $O_ {2}$ .
- Druhá reakčná zložka, glukóza ( $C_ {6} h _ {{12}} o_ {6}$ ) má mólová hmotnosť (6 atómami C x 12 g C / mol) + (12 atómami H x 1 g H / mol) + (6 atómov O x 16 g O/mol) = 180 g/mol.
- Ak si chcete tento krok prezrieť podrobnejšie, môžete si prečítať Výpočet molárnej hmotnosti.
3
Prepočítajte množstvo každého reaktantu z gramov na móly. Pri skutočnom experimente budete vedieť hmotnosť každého reaktantu, ktorý používate, v gramoch. Rozdelením tejto hodnoty na molárnu hmotnosť tejto zlúčeniny sa číslo prevedie na moly.
- Predpokladajme napríklad, že začnete so 40 gramami kyslíka a 25 gramami glukózy.
- 40 g $O_ {2}$ / (32 g / mol) = 1,25 molu kyslíka.
- 25 g $C_ {6} h _ {{12}} o_ {6}$ / (180 g / mol) = asi 0,139 molu glukózy.
Ak 68,5 kg CO reaguje s 8,60 kg H2 (g), ako vypočítam teoretický výťažok metanolu, CH3OH (l)?
4
Určte molárny pomer reaktantov. Krtek je nástroj používaný v chémii na počítanie molekúl na základe ich hmotnosti. Určením počtu mólov kyslíka a glukózy viete, s koľkými molekulami každého z nich začínate. Ak chcete nájsť pomer medzi týmito dvoma, vydelte počet mólov jedného reaktantu počtom mólov druhého.
- V tomto prípade začínate s 1,25 mólami kyslíka a 0,139 mólov glukózy. Pomer molekúl kyslíka k glukóze je teda 1,25 / 0,139 = 9,0. Tento pomer znamená, že máte 9 -krát viac molekúl kyslíka ako glukózy.
5
Nájdite ideálny pomer pre reakciu. Pozrite sa na vyváženú rovnicu reakcie. Koeficienty pred každou molekulou vám hovoria o pomere molekúl, ktoré potrebujete na to, aby reakcia prebehla. Ak použijete presne ten vzorec, ako je uvedené vo vzorci, potom by mali byť obidva reaktanty použité rovnako.
- Pre túto reakciu sú reaktanty uvedené ako $6o_ {2}+c_ {6} h _ {{12}} o_ {6}$ . Koeficienty naznačujú, že na 1 molekulu glukózy potrebujete 6 molekúl kyslíka. Ideálny pomer pre túto reakciu je 6 kyslík / 1 glukóza = 6,0.
6
Porovnajte pomery a nájdite obmedzujúci reaktant. Pri väčšine chemických reakcií sa jeden z reaktantov spotrebuje pred ostatnými. Ten, ktorý si zvykne ako prvý, sa nazýva obmedzujúci reaktant. Tento limitujúci reaktant určuje, ako dlho môže chemická reakcia prebiehať a teoretický výťažok, ktorý môžete očakávať. Porovnajte dva pomery, ktoré ste vypočítali, aby ste identifikovali limitujúci reaktant:
- V tomto prípade začínate s 9 -krát vyšším množstvom kyslíka ako glukózy, merané počtom mólov. Vzorec vám hovorí, že váš ideálny pomer je 6 -krát toľko kyslíka ako glukózy. Preto máte viac kyslíka, ako je potrebné. Ďalší reaktant, v tomto prípade glukóza, je obmedzujúcim reaktantom.

Časť 2 z 2: Stanovenie teoretického výťažku

1
Skontrolujte reakciu a nájdite požadovaný produkt. Pravá strana chemickej rovnice zobrazuje produkty vzniknuté reakciou. Koeficienty každého produktu, ak je reakcia vyvážená, vám hovoria v molekulárnych pomeroch očakávané množstvo. Každý produkt má teoretický výťažok, čo znamená množstvo produktu, ktoré by ste očakávali, ak je reakcia dokonale účinná.
- Pokračovaním vyššie uvedeného príkladu analyzujete reakciu $6o_ {2}+c_ {6} h _ {{12}} o_ {6}$ → $6co_ {2}+6h_ {2} o$ . Dva produkty zobrazené vpravo sú oxid uhličitý a voda.
- Na výpočet teoretického výťažku môžete začať s ktorýmkoľvek z produktov. V niektorých prípadoch vás môže zaujímať iba jeden alebo druhý výrobok. Ak áno, je to ten, s ktorým by ste začali.
Teoretický výťažok oxidu uhličitého je (0,139 mólov glukózy) x (6 mólov oxidu uhličitého / mól glukózy) = 0,834 mólov oxidu uhličitého.
2
Napíšte počet mólov vášho obmedzujúceho reaktantu. Vždy musíte porovnať móly reaktantu s mólami produktu. Ak sa pokúsite porovnať hmotnosť každého z nich, nedosiahnete správne výsledky.
- V uvedenom príklade je limitujúcim reaktantom glukóza. Tieto hmotnostné výpočty molárna zistené, že počiatočné 25g glukózy sú rovné 0,139 mol glukózy.
3
Porovnajte pomer molekúl v produkte a reaktante. Vráťte sa k vyváženej rovnici. Rozdelte počet molekúl požadovaného produktu počtom molekúl vášho obmedzujúceho reaktantu.
- Vyrovnaná rovnica pre tento príklad je $6o_ {2}+c_ {6} h _ {{12}} o_ {6}$ → $6co_ {2}+6h_ {2} o$ . Táto rovnica vám hovorí, že očakávate 6 molekúl požadovaného produktu, oxidu uhličitého ( $Co_ {2}$ ), v porovnaní s 1 molekulou glukózy ( $C_ {6} h _ {{12}} o_ {6}$ ).
- Pomer oxidu uhličitého k glukóze je 6 = 6. Inými slovami, táto reakcia môže vytvoriť 6 molekúl oxidu uhličitého z jednej molekuly glukózy.
4
Pomer vynásobte obmedzujúcim množstvom reaktantu v moloch. Odpoveďou je teoretický výťažok požadovaného produktu v móloch.
- V tomto prípade 25 g glukózy zodpovedá 0,139 molu glukózy. Pomer oxidu uhličitého a glukózy je 6: 1. Na začiatku očakávate, že vytvoríte šesťkrát viac mólov oxidu uhličitého ako glukózy.
- Teoretický výťažok oxidu uhličitého je (0,139 mólov glukózy) x (6 mólov oxidu uhličitého / mól glukózy) = 0,834 molu oxidu uhličitého.
Ak chcete vypočítať teoretický výťažok, začnite tým, že v rovnici nájdete limitujúci reaktant, ktorý je reaktantom, ktorý sa spotrebuje ako prvý, keď prebieha chemická reakcia.
5
Výsledok prepočítajte na gramy. Toto je opak vášho predchádzajúceho kroku výpočtu počtu mólov alebo reaktantov. Keď poznáte počet krtkov, ktoré očakávate, vynásobíte ich molárnou hmotnosťou a zistíte teoretický výťažok v gramoch.
- V tomto prípade je molárna hmotnosť CO ₂ asi 44 g/mol. (Molárna hmotnosť uhlíka je ~ 12 g/mol a kyslík je ~ 16 g/mol, takže celková hodnota je 12 + 16 + 16 = 44.)
- Vynásobte 0,834 molu CO ₂ x 44 g/mol CO ₂ = ~ 36,7 gramov. Teoretický výťažok experimentu je 36,7 gramov CO ₂.
6
V prípade potreby výpočet zopakujte pre druhý výrobok. V mnohých experimentoch vás môže zaujímať iba výťažok jedného produktu. Ak chcete nájsť teoretický výťažok oboch produktov, opakujte postup.
- V tomto prípade je druhým výrobkom voda, $H_ {2} o$ . Podľa vyváženej rovnice očakávate, že 6 molekúl vody bude pochádzať z 1 molekuly glukózy. To je pomer 6: 1. Preto by od 0,139 mólov glukózy malo vzniknúť 0,834 mólov vody.
- Vynásobte počet mólov vody molárnou hmotnosťou vody. Molárna hmotnosť je 2 + 16 = 18 g/mol. Vynásobením produktu, čo má za následok 0,834 mol H ₂ O x 18 g / mol H ₂ O = ~ 15 gramov. Teoretický výťažok vody pre tento experiment je 15 gramov.

Prečítajte si tiež: Ako porozumieť osmóze s vajíčkami?

Ako vypočítať teoretický výnos?

Kroky

Časť 1 z 2: nájdenie limitujúceho reakčného činidla

Časť 2 z 2: Stanovenie teoretického výťažku

Otázky a odpovede

Prečítajte si tiež: