Алгоритм расчёта выхода продукта реакции.
Схема:
1. Д а н о :
m (V, n) реагента
mпрактич. (Vпр., nпр.) продукта
η - ?
2. Составление уравнения реакции:
а А + b B → c C
а моль b моль с моль
3.Определение количества вещества
А или B по условию задачи:
n(А, B) = m/M; n (A, B) = V/Vm
4.Определение количества вещества
продукта (С) по уравнению реакции
(теоретического) путём составления
и решения пропорции:
n(А) ‗ n(C) или n(B) ‗ n(C)
a c b c
5. Определение m (V) продукта
(теоретического) по количеству
вещества (С):
m (C) = M(C) * n или
V(C) = Vm * n
6. Определение выхода продукта
по отношению к теоретически
возможному по формуле:
η = mпракт. / m теор. или
φ = Vпракт./ Vтеор.
Расчёт выхода продукта реакции по отношению к теоретически возможному.
Помните: первым действием в решении задачи является определение массы (объема, количества
вещества) продукта реакции по уравнению и исходным данным.
Порядок действий (пошаговый):
|
Пример: Определите выход продукта реакции синтеза аммиака, если при взаимодействии 6,72 л азота с избытком водорода получено 6,72 л аммиака.
|
I. Запишите краткое условие задачи и уравнение химической реакции, подчеркните вещества, о которых идет речь в задаче.
Переведите массу (объем) известного исходного вещества (реагента) в количество (моли): n = m : M (n = V : Vm)
|
Д а н о : Решение:
V(N2) = 6.72 л N2 + 3 H2 = 2 NH3
Vпракт.(NH3)=6.72 л 1 моль 2 моль
φ (NH3) = ?
n (N2) = 6.72 л : 22.4 л/моль = 0,3 моль
|
II.Определите количество продукта по уравнению
реакции.
Т.е. теоретически возможное (если бы выход реакции
составлял бы 100%) .
|
По уравнению: 1 моль (N2) → 2 моль (NH3)
Следовательно: 0,3 моль (N2) → 0,6 моль (NH3)
nтеорет. (NH3) = 0.6 моль (или 13,44 л)
|
III. Определите, какую часть от теоретически возможного
составляет практически полученная по условию
масса (объем, количество) продукта.
Воспользуйтесь формулой:
η = mпракт. / m теор. или φ = Vпракт./ Vтеор.
Запишите ответ.
|
Обратите внимание: Vпракт./ Vтеор = nпракт. / nтеорет. = φ
nпракт. (NH3) = 6.72 л : 22.4 л/моль = 0,3 моль
φ (NH3) = 0,3моль (6,72 л) : 0,6моль (13,44л) = 0,5 (50%)
Ответ: φ (NH3) = 50%.
|
Расчёт массы (объема, количества) исходного вещества по известному выходу продукта.
Помните: первым действием в решении задачи является определение теоретической массы
(объема, количества)продукта по известному выходу.
Порядок действий (пошаговый):
|
Пример: Определите массу карбоната кальция, необходимую
для получения 7 л углекислого газа реакцией разло-
жения, если его выход составляет 0,8 (80%).
|
I. Запишите краткое условие задачи и уравнение химической реакции, подчеркните вещества, о которых идет речь в задаче.
|
Д а н о : Решение:
Vпракт. (СО2) = 7 л СаСО3 → СаО + СО2
φ (СО2) = 0,8
m (СаСО3) = ?
|
II. Определите теоретическую массу (объем) продукта
по формуле:
m теор. = mпракт. / η (Vтеор. = Vпракт./ φ )
|
Vтеор. (СО2) = 7 : 0,8 = 8,75 л
|
III. Подставьте данные в уравнение реакции и опре-
делите массу (объем) исходного вещества любым
известным Вам способом.
Запишите ответ.
|
Х г 8,75 л
СаСО3 → СаО + СО2
1 моль 1 моль
М = 100г/моль Vm=22.4л/моль
m = 100г V = 22,4л
Х ‗ 8,75 Х = 39 г
100 22,4
Ответ: m (СаСО3) = 39 г.
|
Алгоритм решения задач с использованием выхода продукта в процентах от теоретически возможного
Пример
Задача: Какой объем метана (н.у.) потребуется, чтобы синтезировать 30 г муравьиной кислоты, если её выход составляет 90 % ?
- Запишите кратко условие задачи:
Дано: Решение:
m (HCOOH) = 30 г
W (вых.) = 90 %
Найти: V (СН4)
- Найдите теоретический выход продукта, используя формулу
m (практ. вых.) m (прак. вых)
W = m (теор. вых.) =
m (теор. вых.) W (вых)
m (теор. вых.) = 30 : 0,9 = 33,3 г
- Запишите уравнение реакции:
2 СН4 + 3О2 2 Н – СООН + 2 Н2О
- Над формулами веществ запишите данные:
Х л 33,3 г
2 СН4 + 3О2 2 Н – СООН + 2 Н2О
- Под формулами запишите количества веществ, их молярный объем, молярную массу, объем и массу:
Х л 33,3 г
2 СН4 + 3О2 2 Н – СООН + 2 Н2О
n = 2 моль n = 2 моль
Vm = 22,4 л/моль M = 46 г/моль
V = 44,8 л m = 92 г
- Составьте и решите пропорцию:
X л : 44,8 л = 33,3 г : 92 г X = 16,2 л
- Запишите ответ: 16,2 л
Задача: Из 13,44 л ацетилена получили 12 г бензола (н. у.). Сколько процентов это составляет от теоретически возможного выхода?
- Сделайте краткую запись условия задачи:
Дано: Решение:
V = 13,44 л
m = 12 г
Найти:
W (вых.)
- Запишите уравнение реакции:
3C2H2 C6H6
- Над формулами запишите данные, обзначив через Х теоретический выход бензола:
13,44 л Х г
3C2H2 C6H6
- Под формулами веществ укажите число молей веществ по уравнению реакции, их молярную массу и молярный объем, массу и объем:
13,44 л Х г
3C2H2 C6H6
Vm = 22,4л/моль M = 78г/моль
V = 67,2 л m = 78 г
- Составьте и решите пропорцию:
13,44 л : 67,2 л = Х : 78 г Х = 15,6 г
- Найдите практический выход в % к теоретическому, используя формулу:
m (практ. вых.) m (прак. вых)
W = m (теор. вых.) =
m (теор. вых.) W (вых)
W = 12: 15,6 = 0,77 = 77 %
7. Запишите ответ: 77 %
|