Як підрахувати відсоток виходу продукту в хімії

У хімії теоретичний вихід - це максимальна кількість продукту, яке виходить в результаті хімічної реакції. Насправді більшість реакцій не є ідеальними, тобто практичний вихід продукту завжди менше теоретичного. Щоб визначити ефективність реакції, необхідно знайти відсоток виходу продукту за формулою: вихід (%) = (практичний вихід / теоретичний вихід) x100. Якщо відсоток виходу дорівнює 90%, це означає, що реакція ефективна на 90%, а 10% реагентів були витрачені даремно (вони не вступили в реакцію або Ти не будеш поєднаний).

кроки

Частина 1 з 3:

Знайдіть ключовий компонент реакції

1. Почніть з збалансованого хімічного рівняння. Хімічне рівняння включає реагенти (зліва від знака рівності) і утворюються продукти (праворуч від знака рівності). У деяких завданнях хімічне рівняння дано, а в інших його треба написати. Під час хімічної реакції атоми не створюються і не знищуються, тому у кожного елемента має бути однакове число атомів зліва і праворуч від знака рівності.

Наприклад, в результаті реакції кисню і глюкози утворюються вуглекислий газ і кисень: $6 Про 2 + З_{6} Х_{12} {Про}_{6}$ $6O_ {2} + C_ {6} H _ {{12}} O_ {6}$ → $6 З Про 2 + 6 Х_{2} Про$ $6CO_ {2} + 6H_ {2} O$
На кожній стороні від знаку рівності знаходяться 6 атомів вуглецю (C), 12 атомів водню (H) і 18 атомів кисню (O). рівняння збалансовано.
прочитайте цю статтю, якщо в завданні потрібно самостійно написати збалансоване рівняння.

Зображення з назвою Apply for an Entrepreneurial Grant Step 14

2. Знайдіть молярну масу кожного вихідного речовини. Визначте молярну масу кожного атома речовини, а потім складіть молярні маси, щоб обчислити молярну масу всього речовини. Зробіть це для однієї молекули реагенту.

Наприклад, в одній молекулі кисню (

Про 2

$O_ {2}$ ) Два атоми кисню.

Молярна маса кисню приблизно дорівнює 16 г / моль (точне значення подивіться в таблиці Менделєєва).

2 атома кисню x 16 г / моль = 32 г / моль

Про 2

$O_ {2}$ .

Молярна маса іншого реагенту, глюкози (

З 6 Х_{12} {Про}_{6}

$C_ {6} H _ {{12}} O_ {6}$ ), Дорівнює: (6 атомів вуглецю x 12 г / моль) + (12 атомів водню x 1 г / моль) + (6 атомів кисню x 16 г / моль) = 180 г / моль.

Зображення з назвою Accept Mistakes and Learn from Them Step 18

3. Перетворіть масу кожного реагенту з грамів в число молей. Тепер розгляньте реакцію, яку ви збираєтеся провести. Запишіть масу кожного реагенту в грамах. Отримане значення розділіть на молярну масу речовини, щоб перетворити грами в число молей.

Наприклад, ви взяли 40 г кисню і 25 г глюкози.

40 г

Про 2

$O_ {2}$ / (32 г / моль) = 1,25 моль кисню.

25г

З 6 Х_{12} {Про}_{6}

$C_ {6} H _ {{12}} O_ {6}$ / (180 г / моль) ≈ 0,139 моль глюкози.

Зображення з назвою Do a Criminal Background Check Step 13

4. Знайдіть молярное співвідношення реагентів. Пам`ятайте, що моль - це величина, яка використовується хіміками для «підрахунку» молекул. Ви визначили кількість молекул кожного вихідного речовини. Розділіть число молей одного реагенту на число молей іншого, щоб знайти молярное співвідношення двох реагентів.

Ви взяли 1,25 моль кисню і 0,139 моль глюкози. Молярне співвідношення кисню і глюкози: 1,25 / 0,139 = 9. Це означає, що на 1 молекулу глюкози припадають 9 молекул кисню.

Зображення з назвою Defend Against Appropriation of Name or Likeness Claims Step 15

5. Знайдіть оптимальне співвідношення реагентів. Поверніться до збалансованого рівняння, яке ви записали раніше. За допомогою цього рівняння можна визначити оптимальне співвідношення реагентів, тобто співвідношення, при якому обидві речовини будуть витрачені одночасно.

Ліва сторона рівняння:

6 Про 2 + З_{6} Х_{12} O_{6}

$6O_ {2} + C_ {6} H _ {{12}} O_ {6}$ . Тобто на 1 одну молекулу глюкози припадають 6 молекул кисню. Оптимальне співвідношення реагентів: 6 кисень / 1 глюкоза = 6.

Чи не переплутайте речовини, які знаходяться в чисельнику і в знаменнику дробу. Якщо поділити кисень на глюкозу, а потім глюкозу на кисень, ви отримаєте неправильний результат.

Зображення з назвою Create a Budget Step 9

6. Порівняйте співвідношення, щоб знайти ключовий компонент реакції. У хімічній реакції один реагент витрачається швидше за інше. Такий ключовий реагент визначає швидкість хімічної реакції. Порівняйте два співвідношення, які ви вирахували, щоб знайти ключовий реагент:

Якщо молярне співвідношення більше оптимального, речовини, яке знаходиться в чисельнику дробу, занадто багато. При цьому речовина, яка знаходиться в знаменнику дробу, є ключовим реагентом.

Якщо молярне співвідношення менше оптимального, речовини, яке знаходиться в чисельнику дробу, занадто мало і воно є ключовим реагентом.

У нашому прикладі молярное співвідношення (кисень / глюкоза = 9) більше оптимального співвідношення (кисень / глюкоза = 6). Таким чином, речовина, яка знаходиться в знаменнику дробу (глюкоза), є ключовим реагентом.

Частина 2 з 3:

Обчисліть теоретичний вихід продукту

1. Визначте продукти реакції. У правій частині хімічного рівняння перераховані продукти реакції. Кожен продукт має теоретичний вихід, тобто кількість продукту, яке вийде в разі ідеальної реакції.

У нашому прикладі дана реакція $6 Про 2 + З_{6} Х_{12} {Про}_{6}$ $6O_ {2} + C_ {6} H _ {{12}} O_ {6}$ → $6 З O 2 + 6 Х_{2} Про$ $6CO_ {2} + 6H_ {2} O$ . У правій частині рівняння перераховані два речовини: вуглекислий газ і вода. Обчисліть вихід вуглекислого газу ( $З Про 2$ $CO_ {2}$ ).

Зображення з назвою Become an Accountant Step 10

2. Запишіть число молей ключового реагенту. Теоретичний вихід продукту дорівнює кількості продукту, який вийде при ідеальних умовах. Щоб обчислити теоретичний вихід, почніть з числа молей ключового реагенту (читайте попередній розділ).

У нашому прикладі ви з`ясували, що ключовим реагентом є глюкоза. Також ви вирахували, що взяли 0,139 моль глюкози.

Зображення з назвою Buy a Stock Without a Stockbroker Step 2

3. Знайдіть співвідношення молекул продукту і реагенту. Поверніться до збалансованого рівняння. Розділіть кількість молекул продукту на кількість молекул ключового реагенту.

Збалансоване рівняння:

6 Про 2 + З_{6} Х_{12} {Про}_{6}

$6O_ {2} + C_ {6} H _ {{12}} O_ {6}$ →

6 З Про 2 + 6 Х_{2} Про

$6CO_ {2} + 6H_ {2} O$ . Таким чином, в реакції беруть участь 6 молекул продукту (вуглекислого газу

З Про 2

$CO_ {2}$ ) І 1 молекула ключового реагенту (глюкози

З 6 Х_{12} {Про}_{6}

$C_ {6} H _ {{12}} O_ {6}$ ).

Співвідношення вуглекислого газу і глюкози: 6/1 = 6. Іншими словами, в результаті реакції з 1 молекули глюкози вийдуть 6 молекул вуглекислого газу.

Зображення з назвою Calculate Profit Step 10

4. Помножте отримане співвідношення на кількість реагенту в молях. Так ви отримаєте теоретичний вихід продукту (в молях).

Ви взяли 0,139 моль глюкози, а відношення вуглекислого газу до глюкози дорівнює 6. Теоретичний вихід вуглекислого газу: (0,139 моль глюкози) x (6 моль вуглекислого газу / 1 моль глюкози) = 0,834 моль вуглекислого газу.

Зображення з назвою Do Your Own Taxes Step 18

5. Отриманий результат перетворіть в грами. Отримане число молей помножте на молярну масу продукту, щоб знайти теоретичний вихід в грамах. Цю одиницю виміру можна використовувати в більшості експериментів.

Наприклад, молярна маса CO₂ приблизно дорівнює 44 г / моль (молярна маса вуглецю ≈ 12 г / моль, молярна маса кисню ≈ 16 г / моль, тому 12+ 16 + 16 = 44).

Перемножте: 0,834 моль CO₂ x 44 г / моль CO₂ ≈ 36,7 г. Теоретичний вихід продукту дорівнює 36,7 г CO₂.

Частина 3 з 3:

Обчисліть відсоток виходу продукту

1. Усвідомте, що таке відсоток виходу. Теоретичний вихід передбачає, що реакція пройшла ідеально. Насправді, ідеальних реакцій не буває: небажані домішки і інші непередбачувані проблеми призводять до того, що частина реагентів перетворюються на продукт. Тому в хімії використовуються три поняття, які характеризують вихід продукту:

Теоретичний вихід - це максимальна кількість продукту, яке може вийти в результаті реакції.
Практичний вихід - це реальна кількість продукту, маса якого вимірюється на вагах.
Відсоток виходу = (практичний вихід / теоретичний вихід) * 100%. Наприклад, якщо відсоток виходу дорівнює 50%, це означає, що кількість продукту становить 50% від теоретично можливого.

Зображення з назвою Focus More in Class Step 7

2. Запишіть практичний вихід продукту. Якщо ви провели експеримент самостійно, зберіть продукт реакції і зважте його на терезах, щоб знайти його масу. Якщо перед вами хімічна завдання або результати чужого експерименту, практичний вихід буде дан.

Припустимо, що в результаті реакції ви отримали 29 г CO₂.

Зображення з назвою Reduce Your Student Loan Payments Step 1

3. Розділіть практичний вихід на теоретичний. Переконайтеся, що ви використовуєте одну і ту ж одиницю вимірювання для обох значень (зазвичай грами). Результат запишіть без одиниці вимірювання.

Практичний вихід дорівнює 29 г, а теоретичний вихід дорівнює 36,7 г:

29 36, 7 = 0, 79

Зображення з назвою Calculate Profit Step 1

4. Результат помножте на 100, щоб отримати відсотки. Так ви обчисліть відсоток виходу продукту.

0,79 x 100 = 79, тобто відсоток виходу продукту становить 79%. Таким чином, в результаті реакції вийшло 79% від максимально можливої кількості CO₂.

Поради

Деякі учні плутають процентний вихід (кількість практичного виходу по відношенню до теоретичного) з процентною похибкою (як практичний вихід відрізняється від теоретичного). Формула для обчислення відсотка виходу (процентного виходу): (практичний вихід / теоретичний вихід) * 100%. Щоб обчислити відсоткову похибка, в знаменнику цієї формули потрібно записати різницю між практичним і теоретичним виходів.
Якщо ви отримали абсолютно різні результати, перевірте одиниці виміру. Якщо практичний вихід відрізняється від теоретичного на порядок або більше, швидше за все, на якомусь етапі обчислень ви використовували неправильні одиниці вимірювання. Повторіть обчислення і стежте за одиницями вимірювання.
Якщо відсоток виходу більше 100%, і ви впевнені в правильності обчислень, продукт має небажані домішки. Очистіть продукт (наприклад, висушіть або відфільтруйте його), а потім знову зважте.