Зміст

• Крок
• Частина 1 з 2: Визначення граничного реагенту
• Частина 2 з 2: Визначення теоретичного виходу

Теоретичний вихід - це термін, який використовується в хімії для максимальної кількості речовини, яку ви очікуєте від хімічної реакції. Ви починаєте з балансування рівняння реакції та визначення граничного реагенту. Коли ви вимірюєте кількість реагенту, який ви хочете використовувати, ви можете розрахувати кількість отриманої речовини. Це теоретичний вихід рівняння. У реальному експерименті ви, ймовірно, втратите частину, оскільки це не ідеальний експеримент.

Крок

Частина 1 з 2: Визначення граничного реагенту

1. Почніть з реакції рівноваги. Рівняння реакції схоже на рецепт. Він показує, які реагенти (ліворуч) реагують між собою, утворюючи продукти (праворуч). Реакція рівноваги матиме таку ж кількість атомів у лівій частині рівняння (як реагенти), як і в правій стороні (у вигляді продуктів).
   • Наприклад, скажімо, маємо просте рівняння ${ displaystyle H_ {2} + O_ {2}}$Обчисліть молярну масу кожної реакції. За допомогою таблиці Менделєєва чи якогось іншого довідника шукайте молярну масу кожного атома в кожній композиції. Складіть їх разом, щоб знайти молярну масу кожної сполуки реагентів. Зробіть це для однієї молекули сполуки. Розглянемо ще раз рівняння перетворення кисню та глюкози в вуглекислий газ та воду: ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Перетворіть кількість кожного реагенту з грамів у молі. Для реального експерименту буде відома маса кожного грама реагенту, який ви використовуєте, у грамах. Поділіть це значення на молярну масу цієї речовини в перерахунку на кількість молей.
     • Наприклад, припустимо, ви починаєте з 40 грамів кисню і 25 грамів глюкози.
     • 40 г. ${ displaystyle O_ {2}}$Визначте молярне співвідношення реагентів. Родимка - це інструмент розрахунку, який використовується в хімії для підрахунку молекул на основі їх маси. Визначаючи кількість молей як кисню, так і глюкози, ви знаєте, з скількох молекул ви починаєте. Щоб знайти співвідношення обох, розділіть кількість молей одного реагенту на число молей іншого.
       • У наступному прикладі ви починаєте з 1,25 моль кисню та 0,139 моль глюкози. Отже, співвідношення молекул кисню та глюкози становить 1,25 / 0,139 = 9,0. Це співвідношення означає, що у вас у дев'ять разів більше молекул кисню, ніж глюкози.
     • Визначте ідеальне співвідношення для реакції. Подивіться на відповідь рівноваги. Коефіцієнти для кожної молекули говорять про співвідношення молекул, необхідних для реакції. Якщо ви використовуєте саме співвідношення, наведене формулою, тоді обидва реагенти слід використовувати однаково.
       • Для цієї реакції реактиви отримують як ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Порівняйте співвідношення, щоб знайти граничний реагент. У більшості хімічних реакцій один із реагентів буде витрачений раніше, ніж інший. Реагент, який споживається першим, називається обмежувальним. Цей обмежуючий реагент визначає, як довго може тривати хімічна реакція, і теоретичний вихід, який ви можете очікувати. Порівняйте два коефіцієнти, які ви розрахували для визначення граничного реагенту:
         • У наступному прикладі ви починаєте з дев'ятикратного перевищення кисню, ніж глюкози, вимірюється молями. Формула говорить вам, що ваше ідеальне співвідношення - у шість разів більше кисню до глюкози. Отже, вам потрібно більше кисню, ніж глюкози. Отже, інший реагент, в цьому випадку глюкоза, є обмежуючим реагентом.

Частина 2 з 2: Визначення теоретичного виходу

1. Перегляньте відповідь, щоб знайти потрібний товар. Права частина хімічного рівняння показує продукти, які дає реакція. Коли реакція збалансована, коефіцієнти кожного продукту вказують, скільки кожного молекулярного співвідношення ви можете очікувати. Кожен продукт має теоретичний вихід, або кількість продукту, яку можна очікувати, коли реакція повністю завершиться.
   • Продовжуючи приклад вище, ви аналізуєте відповідь ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Запишіть кількість молей вашого обмежувального реагенту. Завжди слід порівнювати кількість молей обмежувального реагенту з кількістю молей продукту. Якщо ви спробуєте порівняти масу кожного, ви не отримаєте правильного результату.
     • У наведеному вище прикладі глюкоза є обмежуючим реагентом. Згідно з розрахунками молярної маси, перші 25 г глюкози дорівнюють 0,139 моль глюкози.
   • Порівняйте співвідношення між молекулами продукту та реагентом. Повернення до реакції рівноваги. Поділіть кількість молекул бажаного продукту на кількість молекул вашого обмежувального реагенту.
     • Реакція рівноваги для цього прикладу є ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Помножте це відношення на кількість молей обмежувального реагенту. Відповідь - теоретичний вихід бажаного продукту в молях.
       • У цьому прикладі 25 г глюкози дорівнює 0,139 моль глюкози. Співвідношення вуглекислого газу та глюкози становить 6: 1. Ви очікуєте, що зможете виробляти в шість разів більше молей вуглекислого газу, ніж кількість молей глюкози, з якої ви починали.
       • Теоретичний вихід вуглекислого газу становить (0,139 моль глюкози) х (6 моль діоксиду вуглецю / моль глюкози) = 0,834 моль діоксиду вуглецю.
     • Перетворіть результат у грами. Це зворотний результат вашого попереднього кроку підрахунку кількості молей або кількості реагенту. Коли ви знаєте кількість молей, яку можна очікувати, помножте це на молярну масу продукту, щоб знайти теоретичний вихід у грамах.
       • У наступному прикладі наведено молярну масу CO₂ близько 44 г / моль. (Молярна маса вуглецю становить ~ 12 г / моль, а кисню ~ 16 г / моль, тому загальна сума становить 12 + 16 + 16 = 44).
       • Помножте 0,834 моля CO₂ x 44 г / моль CO₂ = ~ 36,7 грам. Теоретичний вихід експерименту становить 36,7 г CO₂.
     • Якщо потрібно, повторіть розрахунок для іншого продукту. У багатьох експериментах вас може цікавити лише вихід певного продукту. Якщо ви хочете знати теоретичний вихід обох продуктів, все, що вам потрібно зробити, це повторити процес.
       • У цьому прикладі вода є другим продуктом ${ displaystyle H_ {2} O}$. Відповідно до реакції рівноваги, від однієї молекули глюкози можна очікувати шість молекул води. Це співвідношення 6: 1. Отже, 0,139 моль глюкози має дати 0,834 моль води.
       • Помножте кількість молей води на молярну масу води. Молярна маса становить 2 + 16 = 18 г / моль. Помножене на продукт, це призводить до 0,139 моль₂O x 18 г / моль H₂О = ~ 2,50 грам. Теоретичний вихід води в цьому експерименті становить 2,50 грама.