לפני ביצוע תגובות כימיות, כדאי לדעת כמה יוצר מוצר בכמויות נתונות של מגיבים. זה ידוע בשם תשואה תיאורטית. זו אסטרטגיה שיש להשתמש בה בעת חישוב התשואה התיאורטית של תגובה כימית. ניתן ליישם את אותה אסטרטגיה כדי לקבוע את הסכום של כל אחת מהן מגיב כדי לייצר כמות רצויה של מוצר.
חישוב מדגם תשואה תיאורטי
10 גרם גז מימן נשרפים בנוכחות עודף גז חמצן לייצור מים. כמה מים מיוצרים?
התגובה איפה גז מימן המשלב עם גז חמצן לייצור מים הוא:
ח2(ז) + O2(ז) → ח2O (l)
שלב 1: ודא שלך משוואות כימיות הם משוואות מאוזנות.
המשוואה שלמעלה אינה מאוזנת. לאחר איזוןהמשוואה הופכת להיות:
2 ח2(ז) + O2(ז) → 2 ח2O (l)
שלב 2: קבע את יחסי השומה בין המגיבים למוצר.
ערך זה הוא הגשר בין המגיב למוצר.
ה יחס שומה הוא היחס הסטויו-מטרי בין כמות של תרכובת אחת לכמות של תרכובת אחרת בתגובה. לתגובה זו, עבור כל שתי שומות של גז מימן המשמש, נוצרות שתי שומות מים. יחס השומה בין H2 וח2O הוא 1 מול H2/ 1 מול H2O.
שלב 3: חשב את התפוקה התיאורטית של התגובה.
כעת יש מספיק מידע כדי לקבוע את תשואה תיאורטית. השתמש באסטרטגיה:
- השתמש במסה טוחנת של מגיב כדי להמיר גרם של מגיב לשומות של מגיב
- השתמש ביחס השומה בין מגיב למוצר כדי להמיר מגיב לשומה למוצר שומות
- להשתמש ב מסה מולארית של המוצר ל- המרת מוצר שומה לגרמים של מוצר.
בצורת משוואה:
גרם מוצר = גרם מגיב x (1 מולקנט מגיב / מסת מולקולרית של מגיב) x (יחס מולפרד / מגיב) x (מסת מולקולרית של מוצר / מוצר מולקולרי 1)
התשואה התיאורטית של התגובה שלנו מחושבת באמצעות:
- מסה טוחנת של H2 גז = 2 גרם
- מסה טוחנת של H2O = 18 גרם
גרם H2O = גרם H2 x (1 מול H)2/ 2 גרם H2) x (1 mol H2O / 1 מול H2) x (18 גרם H2O / 1 מול H2O)
היו לנו 10 גרם H2 גז, כך:
גרם H2O = 10 גרם H2 x (1 מול H)2/ 2 גרם ח '2) x (1 mol H2O / 1 מול H2) x (18 גרם H2O / 1 מול H2O)
כל היחידות למעט גרם H2או לבטל, לעזוב:
גרם H2O = (10 x 1/2 x 1 x 18) גרם H2הו
גרם H2O = 90 גרם H2הו
עשרה גרם גז מימן עם עודף חמצן ייצרו באופן תיאורטי 90 גרם מים.
חישוב המגיב הדרוש להכנת כמות מוגדרת של המוצר
ניתן לשנות מעט אסטרטגיה זו לחישוב כמות המגיבים כדי לייצר כמות מוגדרת של מוצר. בואו נשנה מעט את הדוגמא שלנו: כמה גרם של גז מימן וגז חמצן דרושים כדי לייצר 90 גרם מים?
אנו יודעים את כמות המימן הדרושה בדוגמא הראשונה, אך כדי לבצע את החישוב:
גרם מגיב = גרם גרם x (1 מולקולה / מוצר מסה טוחנת) x (מגיב יחס מולד / מוצר) x (גרגנט מגיב / מסה מולקולרית)
עבור גז מימן:
גרם H2 = 90 גרם H2O x (1 מול H2O / 18 גרם) x (1 מול H2/ 1 מול H2O) x (2 גרם H2/ 1 מול H2)
גרם H2 = (90 x 1/18 x 1 x 2) גרם H2 גרם H2 = 10 גרם H2
זה מסכים עם הדוגמא הראשונה. כדי לקבוע את כמות החמצן הדרושה, יש צורך ביחס השומה של חמצן למים. ל כל שומה של גז חמצן המשמש, מיוצרים 2 מול מים. יחס השומה בין גז חמצן למים הוא 1 mol O2/ 2 mol H2O.
ה משוואה עבור גרם O2 הופך:
גרם O2 = 90 גרם H2O x (1 מול H2O / 18 גרם) x (1 mol O2/ 2 mol H2O) x (32 גרם O2/ 1 מול H2)
גרם O2 = (90 x 1/18 x 1/2 x 32) גרם O2
גרם O2 = 80 גרם O2
כדי לייצר 90 גרם מים, יש צורך ב 10 גרם גז מימן ו 80 גרם גז חמצן.
חישובי תשואה תיאורטיים הם פשוטים כל עוד יש לך משוואות מאוזנות כדי למצוא את יחסי השומה הדרושים כדי לגשר על המגיבים והמוצר.
תשואה תיאורטית סקירה מהירה
- איזנו את המשוואות שלכם.
- מצא את יחס השומה בין המגיב למוצר.
- חישוב באמצעות האסטרטגיה הבאה: המרת גרם לשומות, השתמש ביחס השומה כדי לגשר על מוצרים ותגובות ואז המיר שומות בחזרה לגרמים. במילים אחרות, עבדו עם שומות ואז המירו אותם לגרמים. אל תעבוד עם גרם והניח שתקבל את התשובה הנכונה.
לקבלת דוגמאות נוספות, בדוק את בעיית התשואה התיאורטית ותמיסה כימית לתמיסה מימית לבעיות.
מקורות
- פטרוצ'י, R.H., Harwood, W.S. והרינג, F.G. (2002) כימיה כלליתמהדורה 8. אולם פרנטיס. ISBN 0130143294.
- פוגל, א. אני.; טצ'ל, א. R.; פורניס, ב. ש.; הנפורד, א. י.; סמית ', פ. וו. ג. (1996) ספר הלימוד של פוגל לכימיה אורגנית מעשית (מהדורה חמישית). פירסון. ISBN 978-0582462366.
- וויטן, ק.וו., גיילי, ק.ד. ודיוויס, R.E. (1992) כימיה כלליתמהדורה רביעית. הוצאת מכללת סונדרס. ISBN 0030723736.