Hoe de theoretische opbrengst van een reactie te berekenen?

GIPhotoStock/Getty Images

Voordat chemische reacties worden uitgevoerd, is het handig om te weten hoeveel product er zal worden geproduceerd met bepaalde hoeveelheden reactanten. 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 van elk te bepalen reagens nodig om een ​​gewenste hoeveelheid product te produceren.

Theoretische berekening van de opbrengst:

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

De reactie waar Hydrogen gas combineert met zuurstofgas om water te produceren is:

H_twee(g) + O_twee(g) → H_tweeO(l)

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

De bovenstaande vergelijking is niet in evenwicht. Na balanceren , wordt de vergelijking:

2 H_twee(g) + O_twee(g) → 2 H_tweeO(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 stoichiometrische verhouding tussen de hoeveelheid van een verbinding en de hoeveelheid van een andere verbinding in een reactie. Voor deze reactie wordt voor elke twee mol waterstofgas die wordt gebruikt, twee mol water geproduceerd. De molverhouding tussen H_tweeen H_tweeO is 1 mol H_twee/1 mol H_tweeO.

Stap 3: Bereken de theoretische opbrengst van de reactie.

Er is nu voldoende informatie om de theoretische opbrengst . 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 mol reactant om te zetten in mol product
3. Gebruik de molaire massa van het product naarmolproduct omrekenen naar gramvan product.

In vergelijkingsvorm:

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

De theoretische opbrengst van onze reactie wordt berekend met:

• molaire massa van H_tweegas = 2 gram
• molaire massa van H_tweeO = 18 gram

gram H_tweeO = gram H_tweex (1 mol H_twee/2 gram H_twee) x (1 mol H_tweeO/1 mol H_twee) x (18 gram H_tweeO/1 mol H_tweeO)

We hadden 10 gram H_tweegas als volgt:

gram H_tweeO = 10 g H_tweex (1 mol H_twee/2 g H_twee) x (1 mol H_tweeO/1 mol H_twee) x (18 g H_tweeO/1 mol H_tweeO)

Alle eenheden behalve gram H_tweeO annuleren, verlaten:

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

gram H_tweeO = 90 gram H_tweeO

Tien gram waterstofgas met een teveel aan zuurstof levert theoretisch 90 gram water op.

Reactant berekenen die nodig is om een ​​bepaalde hoeveelheid product te maken

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

We weten hoeveel waterstof er nodig is door het eerste voorbeeld , maar om de berekening uit te voeren:

gram reactant = gram product x (1 mol product/molmassa product) x (molverhouding reactant/product) x (gram reactant/molmassa reactant)

Voor waterstofgas:

gram H_twee= 90 gram H_tweeOx (1 mol H_tweeO/18 g) x (1 mol H_twee/1 mol H_tweeO) x (2 g H_twee/1 mol H_twee)

gram H_twee= (90 x 1/18 x 1 x 2) gram H_tweegram H_twee= 10 gram H_twee

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

De vergelijking voor gram O_tweewordt:

gram O_twee= 90 gram H_tweeOx (1 mol H_tweeO/18 g) x (1 mol O_twee/2 mol H_tweeO) x (32 g O_twee/1 mol H_twee)

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

gram O_twee= 80 gram O_twee

Voor de productie van 90 gram water is 10 gram waterstofgas en 80 gram zuurstofgas nodig.

Theoretische opbrengstberekeningen zijn eenvoudig zolang je uitgebalanceerde 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: zet gram om in mol, gebruik de molverhouding om producten en reactanten te overbruggen en converteer vervolgens mol terug naar gram. Met andere woorden, werk met moedervlekken en converteer ze vervolgens naar grammen. Werk niet met grammen en ga ervan uit dat je het goede antwoord krijgt.

Bekijk voor meer voorbeelden de theoretische opbrengst werkte probleem en waterige oplossing chemische reactie voorbeeldproblemen.

bronnen

• Petrucci, R.H., Harwood, W.S. en Haring, F.G. (2002) Algemene scheikunde , 8e editie. Prentenzaal. ISBN 0130143294.
• Vogel, A.I.; Tatchell, A.R.; Furnis, B.S.; Hannaford, A.J.; Smith, PWG (1996) Vogel's leerboek praktische organische chemie (5e ed.). Peerson. ISBN 978-0582462366.
• Whitten, K.W., Gailey, K.D. en Davis, R.E. (1992) Algemene scheikunde , 4e editie. Saunders College Publishing. ISBN 0030723736 .