Hoe de theoretische opbrengst van een reactie te berekenen

Hoe de theoretische opbrengst van een reactie te berekenen

Voordat u chemische reacties uitvoert, is het nuttig om te weten hoeveel product met bepaalde hoeveelheden reactanten zal worden geproduceerd. Dit staat bekend als de theoretische opbrengst. Dit is een strategie om te gebruiken bij het berekenen van de theoretische opbrengst van een chemische reactie. Dezelfde strategie kan worden toegepast om de hoeveelheid reagens te bepalen die nodig is om een ​​gewenste hoeveelheid product te produceren.

Theoretische opbrengst monsterberekening

10 gram waterstofgas wordt verbrand in aanwezigheid van overmaat zuurstofgas om water te produceren. Hoeveel water wordt er geproduceerd?

De reactie waarbij waterstofgas wordt gecombineerd met zuurstofgas om water te produceren is:

H2(g) + O2(g) → H2O (l)

Stap 1: Zorg ervoor dat uw chemische vergelijkingen evenwichtige vergelijkingen zijn.

De bovenstaande vergelijking is niet in balans. Na het balanceren wordt de vergelijking:

2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O (l)

Stap 2: Bepaal de molverhoudingen tussen de reactanten en het product.

Deze waarde is de brug tussen de reactant en het product.

De molverhouding is de stoïchiometrische verhouding tussen de hoeveelheid van een verbinding en de hoeveelheid van een andere verbinding in een reactie. Voor deze reactie worden voor elke twee mol waterstofgas twee mol water geproduceerd. De molverhouding tussen H2 en H2O is 1 mol H2/ 1 mol H2O.

Stap 3: Bereken de theoretische opbrengst van de reactie.

Er is nu voldoende informatie om de theoretische opbrengst te bepalen. Gebruik de strategie:

  1. Gebruik molmassa reactant om gram reactant om te zetten in mol reactant
  2. Gebruik de molverhouding tussen reactant en product om molreactant om te zetten in molproduct
  3. Gebruik de molaire massa van het product om molproduct om te zetten in gram product.

In vergelijkingsvorm:

gram product = gram reactant x (1 mol reactant / molaire massa reactant) x (molverhouding product / reactant) x (molaire massa product / 1 mol product)

De theoretische opbrengst van onze reactie wordt berekend met behulp van:

  • molaire massa van H2 gas = 2 gram
  • molaire massa van 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)

We hadden 10 gram H2 gas, dus:

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 eenheden behalve gram H2O annuleer, vertrek

gram H2O = (10 x 1/2 x 1 x 18) gram H2O
gram H2O = 90 gram H2O

Tien gram waterstofgas met overtollige zuurstof levert in theorie 90 gram water op.

Bereken benodigde reagens om hoeveelheid product te maken

Deze strategie kan enigszins worden aangepast om de hoeveelheid reactanten te berekenen die nodig is om een ​​bepaalde hoeveelheid product te produceren. Laten we ons voorbeeld enigszins veranderen: hoeveel gram waterstofgas en zuurstofgas zijn er nodig om 90 gram water te produceren?

We kennen de hoeveelheid waterstof die nodig is voor het eerste voorbeeld, maar om de berekening te maken:

gram reactant = gram product x (1 mol product / molaire massa product) x (molverhouding reactant / product) x (gram reactant / molaire massa reagens)

Voor waterstofgas:

gram H2 = 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

Dit komt overeen met het eerste voorbeeld. Om de benodigde hoeveelheid zuurstof te bepalen, is de molverhouding van zuurstof tot water nodig. Voor elke mol gebruikt zuurstofgas wordt 2 mol water geproduceerd. De molverhouding tussen zuurstofgas en water is 1 mol O2/ 2 mol H2O.

De vergelijking voor gram O2 wordt:

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

Om 90 gram water te produceren, zijn 10 gram waterstofgas en 80 gram zuurstofgas nodig.

Theoretische opbrengstberekeningen zijn eenvoudig zolang je evenwichtige vergelijkingen hebt om de molverhoudingen te vinden die nodig zijn om de reactanten en het product te overbruggen.

Theoretisch rendement Snel overzicht

  • Breng je vergelijkingen in evenwicht.
  • Zoek de molverhouding tussen de reactant en het product.
  • Bereken met behulp van de volgende strategie: Converteer gram naar mol, gebruik de molverhouding om producten en reactanten te overbruggen en converteer vervolgens mol terug naar gram. Met andere woorden, werk met mollen en converteer ze vervolgens naar grammen. Werk niet met grammen en ga ervan uit dat u het juiste antwoord krijgt.

Bekijk voor meer voorbeelden het theoretische opbrengst-bewerkingsprobleem en problemen met chemische oplossingen van waterige oplossingen.

Bronnen

  • Petrucci, R.H., Harwood, W.S. and Herring, F.G. (2002) Algemene scheikunde, 8e editie. Prentice Hall. ISBN 0130143294.
  • Vogel, A. I .; Tatchell, A.R .; Furnis, B. S .; Hannaford, A. J .; Smith, P. W. G. (1996)Vogel's Textbook of Practical Organic Chemistry (5e editie). Pearson. ISBN 978-0582462366.
  • Whitten, K.W., Gailey, K.D. en Davis, R.E. (1992) Algemene scheikunde, 4e editie. Saunders College Publishing. ISBN 0030723736.