Съдържание

• Стъпвам
• Част 1 от 2: Определяне на ограничаващия реагент
• Част 2 от 2: Определяне на теоретичния добив

Теоретичният добив е термин, използван в химията за максималното количество вещество, което очаквате от химична реакция. Започвате с балансиране на реакционното уравнение и дефиниране на ограничаващия реагент. Когато измервате количеството реактив, което искате да използвате, можете да изчислите количеството на полученото вещество. Това е теоретичният добив на уравнението. В действителен експеримент вероятно ще загубите част от него, защото това не е идеален експеримент.

Стъпвам

Част 1 от 2: Определяне на ограничаващия реагент

1. Започнете с равновесна реакция. Уравнението на реакцията е подобно на рецепта. Той показва кои реактиви (отляво) реагират помежду си, за да образуват продукти (отдясно). Реакцията на равновесие ще има същия брой атоми от лявата страна на уравнението (като реагенти), както от дясната страна (под формата на продукти).
   • Да кажем например, че имаме простото уравнение ${ displaystyle H_ {2} + O_ {2}}$Изчислете моларната маса на всяка реакция. Използвайки периодичната таблица или друга справочна книга, потърсете моларната маса на всеки атом във всеки състав. Добавете ги заедно, за да намерите моларната маса на всяко съединение от реагенти. Направете това за една молекула от съединението. Помислете отново за уравнението на превръщането на кислорода и глюкозата във въглероден диоксид и вода: ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Преобразувайте количеството на всеки реагент от грамове в молове. За реален експеримент ще бъде известна масата в грамове на всеки реагент, който използвате. Разделете тази стойност на моларната маса на това вещество в конверсия на броя на бенките.
     • Да предположим например, че започвате с 40 грама кислород и 25 грама глюкоза.
     • 40 гр ${ displaystyle O_ {2}}$Определете моларното съотношение на реагентите. Бенката е изчислително средство, използвано в химията за преброяване на молекули въз основа на тяхната маса. Определяйки броя на моловете както на кислорода, така и на глюкозата, вие знаете с колко молекули всеки от тях започва. За да намерите съотношението и на двете, разделете броя на моловете на единия реагент на тези на другия.
       • В следващия пример започвате с 1,25 мола кислород и 0,139 мола глюкоза. Така че съотношението на молекулите кислород и глюкоза е 1,25 / 0,139 = 9,0. Това съотношение означава, че имате девет пъти повече молекули кислород, отколкото глюкозата.
     • Определете идеалното съотношение за реакцията. Погледнете равновесната реакция. Коефициентите за всяка молекула ви казват съотношението на молекулите, от които се нуждаете, за да настъпи реакцията. Ако използвате точно съотношението, дадено от формулата, тогава двата реагента трябва да се използват еднакво.
       • За тази реакция реагентите са дадени като ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Сравнете съотношенията, за да намерите ограничителния реагент. При повечето химични реакции един от реагентите ще бъде изразходван по-рано от другия. Реагентът, който се изразходва първо, се нарича ограничаващ реагент. Този ограничаващ реагент определя колко дълго може да продължи химическата реакция и теоретичния добив, който можете да очаквате. Сравнете двете съотношения, които сте изчислили, за да определите ограничителния реагент:
         • В следващия пример започвате с девет пъти повече кислород от глюкозата, измерено чрез бенки. Формулата ви казва, че вашето идеално съотношение е шест пъти повече кислород към глюкоза. Така че имате нужда от повече кислород, отколкото от глюкоза. Така че другият реагент, глюкозата в този случай, е ограничителният реагент.

Част 2 от 2: Определяне на теоретичния добив

1. Вижте отговора, за да намерите продукта, който искате. Дясната страна на химическото уравнение показва продуктите, които реакцията дава. Когато реакцията е балансирана, коефициентите на всеки продукт показват колко от всяко молекулно съотношение можете да очаквате. Всеки продукт има теоретичен добив или количеството на продукта, което бихте очаквали, когато реакцията е напълно завършена.
   • Продължавайки с горния пример, анализирате отговора ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Запишете броя на бенките на вашия ограничаващ реагент. Винаги трябва да сравнявате броя на моловете на ограничаващия реагент с броя на моловете на продукта. Ако се опитате да сравните масата на всеки, няма да получите правилния резултат.
     • В горния пример глюкозата е ограничителният реагент. Според изчисленията на моларна маса, първите 25 g глюкоза се равняват на 0,139 mol глюкоза.
   • Сравнете съотношението между молекулите в продукта и реагента. Върнете се към равновесната реакция. Разделете броя на молекулите на желания от вас продукт на броя на молекулите на вашия ограничаващ реагент.
     • Реакцията на равновесие за този пример е ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Умножете това съотношение по броя на моловете на ограничаващия реагент. Отговорът е теоретичният добив в молове на желания продукт.
       • В този пример 25 г глюкоза се равнява на 0,139 мола глюкоза. Съотношението на въглероден диоксид и глюкоза е 6: 1. Очаквате да можете да произведете шест пъти повече мола въглероден диоксид от броя молове глюкоза, с които сте започнали.
       • Теоретичният добив на въглероден диоксид е (0,139 mol глюкоза) x (6 mol въглероден диоксид / mol глюкоза) = 0,834 mol въглероден диоксид.
     • Преобразувайте резултата в грамове. Това е обратното на предишната ви стъпка за изчисляване на броя бенки или количеството реактив. Когато знаете броя на бенките, който можете да очаквате, умножете го по моларната маса на продукта, за да намерите теоретичния добив в грамове.
       • В следващия пример е моларната маса на CO₂ около 44 g / mol. (Моларната маса на въглерода е ~ 12 g / mol и на кислорода ~ 16 g / mol, така че общата сума е 12 + 16 + 16 = 44).
       • Умножете 0,834 мола CO₂ x 44 g / mol CO₂ = ~ 36,7 грама. Теоретичният добив от експеримента е 36,7 грама CO₂.
     • Повторете изчислението за другия продукт, ако желаете. В много експерименти може да се интересувате само от добива на определен продукт. Ако искате да знаете теоретичния добив на двата продукта, всичко, което трябва да направите, е да повторите процеса.
       • В този пример водата е вторият продукт ${ displaystyle H_ {2} O}$. Според равновесната реакция можете да очаквате шест молекули вода от една молекула глюкоза. Това е съотношение 6: 1. Така 0,139 мола глюкоза трябва да доведат до 0,834 мола вода.
       • Умножете броя на моловете вода по моларната маса на водата. Моларната маса е 2 + 16 = 18 g / mol. Умножено по продукта, това води до 0,139 mol H₂O x 18 g / mol Н₂O = ~ 2.50 грама. Теоретичният добив на вода в този експеримент е 2,50 грама.