Pirms ķīmisko reakciju veikšanas ir noderīgi zināt, cik daudz produkta tiks ražots ar noteiktu reaģentu daudzumu. To sauc par teorētiskā raža. Šī ir stratēģija, kas jāizmanto, aprēķinot ķīmiskās reakcijas teorētisko ieguvumu. To pašu stratēģiju var izmantot, lai noteiktu katra summu reaģents nepieciešami, lai iegūtu vēlamo produkta daudzumu.
Ražošanas teorētiskā parauga aprēķināšana
Ūdens iegūšanai 10 gramus ūdeņraža sadedzina skābekļa pārpalikuma klātbūtnē. Cik daudz ūdens tiek saražots?
Reakcija kur ūdeņraža gāze apvieno ar skābekļa gāzi, lai iegūtu ūdeni, ir:
H2(g) + O2(g) → H2O (l)
1. solis: pārliecinieties, ka jūsu ķīmiskie vienādojumi ir līdzsvaroti vienādojumi.
Iepriekš minētais vienādojums nav līdzsvarots. Pēc līdzsvarošana, vienādojums kļūst:
2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O (l)
2. solis: Nosakiet mola attiecību starp reaktīviem un produktu.
Šī vērtība ir tilts starp reaģentu un produktu.
molu attiecība ir stehiometriskā attiecība starp viena savienojuma daudzumu un cita savienojuma daudzumu reakcijā. Šai reakcijai no katriem diviem izmantotā ūdeņraža mola iegūst divus molus ūdens. Molu attiecība starp H
2 un H2O ir 1 mol H2/ 1 mol H2O.3. solis: aprēķiniet reakcijas teorētisko iznākumu.
Tagad ir pietiekami daudz informācijas, lai noteiktu teorētiskā raža. Izmantojiet stratēģiju:
- Izmantojiet reaģenta mol masu, lai reaģenta gramus pārveidotu par reaģenta moliem
- Izmantojiet molu attiecību starp reaģentu un produktu, lai reaktīvo molu pārveidotu par molu produktu
- Izmantojiet molārā masa no produkta uz pārvērst molu produktu gramos produkta.
Vienādojuma formā:
grami produkta = grami reaģenta x (1 mol reaģenta / reaktīva molārā masa) x (produkta masas attiecība / reaģents) x (produkta molārā masa / 1 mol produkta)
Mūsu reakcijas teorētisko ieguvumu aprēķina, izmantojot:
- H molārā masa2 gāze = 2 grami
- H molārā masa2O = 18 grami
grami H2O = grami H2 x (1 mol H2/ 2 grami H2) x (1 mol H2O / 1 mol H2) x (18 grami H2O / 1 mol H2O)
Mums bija 10 grami H2 gāze, tātad:
grami H2O = 10 g H2 x (1 mol H2/ 2 g H2) x (1 mol H2O / 1 mol H2) x (18 g H2O / 1 mol H2O)
Visas vienības, izņemot gramus H2O atcelt, atstājot:
grami H2O = (10 x 1/2 x 1 x 18) grami H2O
grami H2O = 90 grami H2O
Desmit grami ūdeņraža gāzes ar lieko skābekli teorētiski ražos 90 gramus ūdens.
Aprēķiniet reaģentu, kas nepieciešams, lai noteiktu produkta daudzumu
Lai aprēķinātu, šo stratēģiju var nedaudz modificēt reaģentu daudzums nepieciešami, lai saražotu noteiktu daudzumu produkta. Nedaudz mainīsim mūsu piemēru: Cik grami ūdeņraža un skābekļa gāzes ir nepieciešami, lai iegūtu 90 gramus ūdens?
Mēs zinām nepieciešamo ūdeņraža daudzumu pēc pirmā piemēra, bet jāveic aprēķins:
grami reaģenta = grami produkta x (1 mol produkta / molmasas produkta) x (reaģenta / produkta molu attiecība) x (reaģenta grami / reaģenta molārā masa)
Ūdeņraža gāzei:
grami H2 = 90 grami H2Ox (1 mol H2O / 18 g) x (1 mol H2/ 1 mol H2O) x (2 g H2/ 1 mol H2)
grami H2 = (90 x 1/18 x 1 x 2) grami H2 grami H2 = 10 grami H2
Tas piekrīt pirmajam piemēram. Lai noteiktu nepieciešamo skābekļa daudzumu, nepieciešama skābekļa un ūdens molu attiecība. Priekš katrs mols no patērētās skābekļa gāzes, rodas 2 moli ūdens. Molu attiecība starp skābekļa gāzi un ūdeni ir 1 mol O2/ 2 mol H2O.
vienādojums grami O2 kļūst:
grami O2 = 90 grami H2Ox (1 mol H2O / 18 g) x (1 mol O2/ 2 mol H2O) x (32 g O2/ 1 mol H2)
grami O2 = (90 x 1/18 x 1/2 x 32) grami O2
grami O2 = 80 grami O2
Lai iegūtu 90 gramus ūdens, nepieciešami 10 grami ūdeņraža gāzes un 80 grami skābekļa gāzes.
Ražošanas teorētiskie aprēķini ir vienkārši, ja vien jums ir līdzsvaroti vienādojumi, lai atrastu molu attiecības, kas vajadzīgas reaģentu un produkta savienošanai.
Teorētiskās ražas ātrs pārskats
- Līdzsvarojiet vienādojumus.
- Atrodiet molu attiecību starp reaģentu un produktu.
- Aprēķiniet, izmantojot šādu stratēģiju: Pārvērtiet gramus molu, izmantojiet molu attiecību, lai savienotu produktus un reaģenti, un pēc tam molu konvertējiet atpakaļ gramos. Citiem vārdiem sakot, strādājiet ar dzimumzīmēm un pēc tam konvertējiet tos gramos. Nestrādājiet ar gramiem un pieņemiet, ka saņemsit pareizo atbildi.
Lai iegūtu vairāk piemēru, izpētiet teorētiskā ienesīguma darba problēma un ūdens šķīduma ķīmiskās reakcijas piemēra problēmas.
Avoti
- Petrucci, R. H., Harwood, W.S. un Siļķe, F.G. (2002) Vispārīgā ķīmija, 8. izdevums. Prentice zāle. ISBN 0130143294.
- Vogels, Ā. I.; Tatčels, Ā. R.; Furnis, B. S.; Hannaforda, Ā. J.; Smits, P. W. G. (1996) Vogela praktiskās organiskās ķīmijas mācību grāmata (5. izdevums). Pīrsons. ISBN 978-0582462366.
- Vaitens, K. V., Gailijs, K. D. un Deiviss, R.E. (1992) Vispārīgā ķīmija, 4. izdevums. Saunders koledžas izdevniecība. ISBN 0030723736.