Zawartość

• Do kroku
• Część 1 z 2: Oznaczanie odczynnika ograniczającego
• Część 2 z 2: Określanie wydajności teoretycznej

Wydajność teoretyczna to termin używany w chemii na określenie maksymalnej ilości substancji, jakiej można oczekiwać w wyniku reakcji chemicznej. Zaczynasz od wyważenia równania reakcji i zdefiniowania odczynnika ograniczającego. Kiedy mierzysz ilość odczynnika, którego chcesz użyć, możesz obliczyć ilość uzyskanej substancji. To jest teoretyczna wydajność równania. W rzeczywistym eksperymencie prawdopodobnie stracisz część, ponieważ nie jest to eksperyment idealny.

Do kroku

Część 1 z 2: Oznaczanie odczynnika ograniczającego

1. Zacznij od reakcji równowagi. Równanie reakcji jest podobne do przepisu. Pokazuje, które odczynniki (po lewej) reagują ze sobą, tworząc produkty (po prawej). Reakcja równowagowa będzie miała taką samą liczbę atomów po lewej stronie równania (jako reagenty) jak po prawej stronie (w postaci produktów).
   • Na przykład, powiedzmy, że mamy proste równanie ${ displaystyle H_ {2} + O_ {2}}$Oblicz masę molową każdej reakcji. Korzystając z układu okresowego pierwiastków lub innego podręcznika, wyszukaj masę molową każdego atomu w każdej kompozycji. Dodaj je razem, aby znaleźć masę molową każdego związku odczynników. Zrób to dla pojedynczej cząsteczki związku. Rozważ ponownie równanie konwersji tlenu i glukozy w dwutlenek węgla i wodę: ${ Displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Przelicz ilość każdego odczynnika z gramów na mole. W prawdziwym eksperymencie znana będzie masa w gramach każdego używanego odczynnika. Podzielić tę wartość przez masę molową tej substancji w przeliczeniu na liczbę moli.
     • Na przykład załóżmy, że zaczynasz od 40 gramów tlenu i 25 gramów glukozy.
     • 40 g ${ displaystyle O_ {2}}$Określić stosunek molowy odczynników. Kret to narzędzie obliczeniowe używane w chemii do liczenia cząsteczek na podstawie ich masy. Określając liczbę moli zarówno tlenu, jak i glukozy, wiesz, z iloma cząsteczkami każdego z nich zaczynasz. Aby znaleźć stosunek obu, podziel liczbę moli jednego odczynnika przez liczbę moli drugiego.
       • W poniższym przykładzie zaczynasz od 1,25 mola tlenu i 0,139 mola glukozy. Zatem stosunek cząsteczek tlenu i glukozy wynosi 1,25 / 0,139 = 9,0. Ten stosunek oznacza, że ​​masz dziewięć razy więcej cząsteczek tlenu niż glukozy.
     • Określ idealny stosunek do reakcji. Spójrz na odpowiedź równowagi. Współczynniki dla każdej cząsteczki informują o stosunku cząsteczek potrzebnych do zajścia reakcji. Jeśli używasz dokładnie proporcji podanej we wzorze, oba odczynniki powinny być używane jednakowo.
       • W tej reakcji reagenty podano jako ${ Displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Porównaj proporcje, aby znaleźć odczynnik ograniczający. W większości reakcji chemicznych jeden z odczynników zostanie zużyty wcześniej niż drugi. Odczynnik, który zostanie zużyty jako pierwszy, nazywany jest odczynnikiem ograniczającym. Ten odczynnik ograniczający określa, jak długo może trwać reakcja chemiczna i teoretyczną wydajność, jakiej można się spodziewać. Porównaj dwa współczynniki, które obliczyłeś, aby określić odczynnik ograniczający:
         • W poniższym przykładzie zaczynasz od dziewięciokrotnie większej ilości tlenu niż glukozy, mierzonej za pomocą moli. Wzór mówi ci, że twój idealny stosunek to sześć razy więcej tlenu do glukozy. Potrzebujesz więc więcej tlenu niż glukozy. Zatem drugi odczynnik, w tym przypadku glukoza, jest odczynnikiem ograniczającym.

Część 2 z 2: Określanie wydajności teoretycznej

1. Wyświetl odpowiedź, aby znaleźć żądany produkt. Prawa strona równania chemicznego pokazuje produkty, które daje reakcja. Gdy reakcja jest zbilansowana, współczynniki każdego produktu wskazują, ile z każdego stosunku molekularnego można się spodziewać. Każdy produkt ma teoretyczną wydajność lub ilość produktu, jakiej można się spodziewać po całkowitym zakończeniu reakcji.
   • Kontynuując powyższy przykład, przeanalizujesz odpowiedź ${ Displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Zapisz liczbę moli odczynnika ograniczającego. Należy zawsze porównać liczbę moli odczynnika ograniczającego z liczbą moli produktu. Jeśli spróbujesz porównać masy każdego z nich, nie uzyskasz prawidłowego wyniku.
     • W powyższym przykładzie odczynnikiem ograniczającym jest glukoza. Zgodnie z obliczeniami masy molowej, pierwsze 25 g glukozy to 0,139 mola glukozy.
   • Porównaj stosunek między cząsteczkami produktu i odczynnika. Wróć do reakcji równowagi. Podziel liczbę cząsteczek żądanego produktu przez liczbę cząsteczek odczynnika ograniczającego.
     • W tym przykładzie reakcja równowagi to ${ Displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Pomnóż ten stosunek przez liczbę moli odczynnika ograniczającego. Odpowiedzią jest teoretyczna wydajność, w molach, pożądanego produktu.
       • W tym przykładzie 25 g glukozy odpowiada 0,139 mola glukozy. Stosunek dwutlenku węgla i glukozy wynosi 6: 1. Spodziewasz się, że będziesz w stanie wyprodukować sześć razy więcej moli dwutlenku węgla, niż liczba moli glukozy, z którą zacząłeś.
       • Teoretyczna wydajność dwutlenku węgla wynosi (0,139 mola glukozy) x (6 moli dwutlenku węgla / mol glukozy) = 0,834 mola dwutlenku węgla.
     • Zamień wynik na gramy. To jest odwrotność poprzedniego kroku obliczania liczby moli lub ilości odczynnika. Znając liczbę moli, których możesz się spodziewać, pomnóż ją przez masę molową produktu, aby znaleźć teoretyczną wydajność w gramach.
       • W poniższym przykładzie jest masą molową CO₂ około 44 g / mol. (Masa molowa węgla wynosi ~ 12 g / mol, a tlenu ~ 16 g / mol, więc w sumie 12 + 16 + 16 = 44).
       • Pomnóż 0,834 mola CO₂ x 44 g / mol CO₂ = ~ 36,7 gramów. Teoretyczna wydajność eksperymentu wyniosła 36,7 gramów CO₂.
     • W razie potrzeby powtórz obliczenia dla drugiego produktu. W wielu eksperymentach możesz być zainteresowany tylko wydajnością określonego produktu. Jeśli chcesz poznać teoretyczną wydajność obu produktów, wystarczy powtórzyć proces.
       • W tym przykładzie woda jest drugim produktem ${ displaystyle H_ {2} O}$. Zgodnie z reakcją równowagi, możesz spodziewać się sześciu cząsteczek wody z jednej cząsteczki glukozy. To jest stosunek 6: 1. Tak więc 0,139 mola glukozy powinno dać 0,834 mola wody.
       • Pomnóż liczbę moli wody przez masę molową wody. Masa molowa wynosi 2 + 16 = 18 g / mol. Po pomnożeniu przez iloczyn otrzymujemy 0,139 mol H₂O x 18 g / mol H₂O = ~ 2,50 grama. Teoretyczna wydajność wody w tym doświadczeniu wynosi 2,50 grama.