Prima di eseguire reazioni chimiche, è utile sapere quanto prodotto verrà prodotto con determinate quantità di reagenti. Questo è noto come rendimento teorico. Questa è una strategia da utilizzare per il calcolo della resa teorica di una reazione chimica. La stessa strategia può essere applicata per determinare la quantità di ciascuno reagente necessario per produrre una quantità desiderata di prodotto.
Calcolo del campione di rendimento teorico
10 grammi di idrogeno gassoso vengono bruciati in presenza di gas ossigeno in eccesso per produrre acqua. Quanta acqua viene prodotta?
La reazione dove idrogeno gassoso si combina con ossigeno gassoso per produrre acqua:
H2(g) + O2(g) → H2O (l)
Passaggio 1: assicurati di equazioni chimiche sono equazioni bilanciate.
L'equazione sopra non è bilanciata. Dopo equilibratura, l'equazione diventa:
2 ore2(g) + O2(g) → 2 H2O (l)
Passaggio 2: determinare i rapporti molari tra i reagenti e il prodotto.
Questo valore è il ponte tra il reagente e il prodotto.
Il rapporto molare
è il rapporto stechiometrico tra la quantità di un composto e la quantità di un altro composto in una reazione. Per questa reazione, per ogni due moli di idrogeno utilizzato, vengono prodotte due moli di acqua. Il rapporto molare tra H2 e H.2O è 1 mol H2/ 1 mol H2O.Passaggio 3: calcolare la resa teorica della reazione.
Ora ci sono abbastanza informazioni per determinare il rendimento teorico. Usa la strategia:
- Utilizzare la massa molare del reagente per convertire i grammi di reagente in moli di reagente
- Utilizzare il rapporto molare tra reagente e prodotto per convertire il reattivo in talpe in prodotto
- Usa il massa molare del prodotto a convertire il prodotto in moli in grammi di prodotto.
In forma di equazione:
grammi di prodotto = grammi di reagente x (1 mole di reagente / massa molare del reagente) x (rapporto molare prodotto / reagente) x (massa molare del prodotto / 1 prodotto molare)
La resa teorica della nostra reazione viene calcolata utilizzando:
- massa molare di H2 gas = 2 grammi
- massa molare di H2O = 18 grammi
grammi H2O = grammi H2 x (1 mol H2/ 2 grammi H2) x (1 mol H2O / 1 mol H2) x (18 grammi H.2O / 1 mol H2O)
Avevamo 10 grammi di H.2 gas, quindi:
grammi H2O = 10 g H2 x (1 mol H2/ 2 g H2) x (1 mol H2O / 1 mol H2) x (18 g H.2O / 1 mol H2O)
Tutte le unità tranne i grammi H2O annulla, lasciando:
grammi H2O = (10 x 1/2 x 1 x 18) grammi H2O
grammi H2O = 90 grammi H2O
Dieci grammi di idrogeno gassoso con ossigeno in eccesso produrranno teoricamente 90 grammi di acqua.
Calcola il reagente necessario per realizzare una determinata quantità di prodotto
Questa strategia può essere leggermente modificata per il calcolo la quantità di reagenti necessario per produrre una determinata quantità di prodotto. Cambiamo leggermente il nostro esempio: quanti grammi di idrogeno gassoso e ossigeno gassoso sono necessari per produrre 90 grammi di acqua?
Conosciamo la quantità di idrogeno necessaria dal primo esempio, ma per fare il calcolo:
grammi di reagente = grammi di prodotto x (1 prodotto mol / prodotto molare in massa) x (reagente / prodotto rapporto molare) x (grammi reagente / reattivo massa molare)
Per l'idrogeno:
grammi H2 = 90 grammi H2O x (1 mol H2O / 18 g) x (1 mol H2/ 1 mol H2O) x (2 g H2/ 1 mol H2)
grammi H2 = (90 x 1/18 x 1 x 2) grammi H2 grammi H2 = 10 grammi H2
Ciò concorda con il primo esempio. Per determinare la quantità di ossigeno necessaria, è necessario il rapporto molare tra ossigeno e acqua. Per ogni talpa di gas ossigeno utilizzato, vengono prodotte 2 moli di acqua. Il rapporto molare tra ossigeno gassoso e acqua è 1 mol O2/ 2 mol H2O.
Il equazione per grammi O2 diventa:
grammi O2 = 90 grammi H2O x (1 mol H2O / 18 g) x (1 mol O2/ 2 mol H2O) x (32 g O2/ 1 mol H2)
grammi O2 = (90 x 1/18 x 1/2 x 32) grammi O2
grammi O2 = 80 grammi O2
Per produrre 90 grammi di acqua sono necessari 10 grammi di idrogeno e 80 grammi di ossigeno.
Calcoli teorici della resa sono semplici finché si hanno equazioni bilanciate per trovare i rapporti molari necessari per colmare i reagenti e il prodotto.
Recensione rapida del rendimento teorico
- Bilancia le tue equazioni.
- Trova il rapporto molare tra il reagente e il prodotto.
- Calcola utilizzando la seguente strategia: converti i grammi in moli, utilizza il rapporto molare per creare un ponte tra prodotti e reagenti, quindi converti le talpe in grammi. In altre parole, lavora con le talpe e poi le converti in grammi. Non lavorare con grammi e supponi che otterrai la risposta giusta.
Per altri esempi, esamina il rendimento teorico ha funzionato problema e soluzione acquosa problemi di esempio di reazione chimica.
fonti
- Petrucci, R.H., Harwood, W.S. e Herring, F.G. (2002) Chimica generale, 8a edizione. Prentice Hall. ISBN 0130143294.
- Vogel, A. IO.; Tatchell, A. R.; Furnis, B. S.; Hannaford, A. J.; Smith, P. W. G. (1996) Manuale di chimica organica pratica di Vogel (5 ° ed.). Pearson. ISBN 978-0582462366.
- Whitten, K.W., Gailey, K.D. e Davis, R.E. (1992) Chimica generale, 4th Edition. Saunders College Publishing. ISBN 0030723736.