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Berechnen der theoretischen Ausbeute einer Reaktion

Vor der Durchführung chemischer Reaktionen ist es hilfreich zu wissen, wie viel Produkt mit bestimmten Reaktandenmengen produziert wird. Dies ist bekannt als theoretische Ausbeute. Dies ist eine Strategie zur Berechnung der theoretischen Ausbeute einer chemischen Reaktion. Die gleiche Strategie kann angewendet werden, um die Menge an Reagenzien zu bestimmen, die zur Herstellung einer gewünschten Produktmenge erforderlich ist.

Theoretische Ertragsberechnung

10 g Wasserstoffgas werden in Gegenwart von überschüssigem Sauerstoffgas verbrannt, um Wasser zu erzeugen.

Wie viel Wasser wird produziert?Die Reaktion, bei der sich Wasserstoffgas mit Sauerstoffgas zu Wasser verbindet, ist:H2(g) + O2(g) → H2O (l)Schritt 1:Stellen Sie sicher, dass Ihre chemischen Gleichungen ausgewogene Gleichungen sind.Die obige Gleichung ist nicht ausgewogen. Nach dem Abgleich lautet die Gleichung:2 h2(g) + O2(g) → 2 H2O (l)Schritt 2:Bestimmen Sie die Molverhältnisse zwischen den Reaktanten und dem Produkt.Dieser Wert ist die Brücke zwischen dem Reaktanten und dem Produkt.Das Molverhältnis ist das stöchiometrische Verhältnis zwischen der Menge einer Verbindung und der Menge einer anderen Verbindung in einer Reaktion. Für diese Reaktion werden für jeweils zwei Mol Wasserstoffgas zwei Mol Wasser erzeugt. Das Molverhältnis zwischen H2 und H2O ist 1 mol H2/ 1 mol H2O.Schritt 3:Berechnen Sie die theoretische Ausbeute der Reaktion.Es gibt jetzt genügend Informationen, um die theoretische Ausbeute zu bestimmen. Verwende die Strategie:

  1. Verwenden Sie die Molmasse des Reaktionspartners, um Gramm Reaktionspartner in Mol Reaktionspartner umzuwandeln
  1. Verwenden Sie das Molverhältnis zwischen Reaktant und Produkt, um Mol Reaktant in Mol Produkt umzuwandeln
  2. Verwenden Sie die Molmasse des Produkts, um Mol Produkt in Gramm Produkt umzuwandeln.

In Form einer Gleichung:Gramm Produkt = Gramm Reaktant x (1 Mol Reaktant / Molmasse Reaktant) x (Molverhältnis Produkt / Reaktant) x (Molmasse Produkt / 1 Mol Produkt)Die theoretische Ausbeute unserer Reaktion wird berechnet mit:Molmasse von H2 Gas = 2 GrammMolmasse von H2O = 18 gGramm H2O = Gramm H2 x (1 mol H2/ 2 Gramm H2) x (1 mol H2O / 1 mol H2) x (18 g H2O / 1 mol H2O)Wir hatten 10 Gramm H2 Gas, soGramm 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)Alle Einheiten außer Gramm H2O kündigen, verlassenGramm H2O = (10 · 1/2 · 1 · 18) Gramm H2OGramm H2O = 90 g H2OZehn Gramm Wasserstoffgas mit Sauerstoffüberschuss erzeugen theoretisch 90 Gramm Wasser.

Berechnen Sie den Reaktanten, der zur Herstellung der Produktmenge erforderlich ist

Diese Strategie kann leicht geändert werden, um die Menge an Reaktanten zu berechnen, die zur Herstellung einer bestimmten Produktmenge erforderlich ist. Lassen Sie uns unser Beispiel etwas ändern: Wie viel Gramm Wasserstoffgas und Sauerstoffgas werden benötigt, um 90 Gramm Wasser zu produzieren?Wir kennen die Menge an Wasserstoff, die im ersten Beispiel benötigt wird, aber um die Berechnung durchzuführen:Gramm Reaktant = Gramm Produkt x (1 Mol Produkt / Molmassenprodukt) x (Molverhältnis Reaktant / Produkt) x (Gramm Reaktant / Molmassenreaktant)Für Wasserstoffgas:Gramm H2 = 90 g H2O x (1 mol H2O / 18 g) x (1 mol H2/ 1 mol H2O) x (2 g H2/ 1 mol H2)Gramm H2 = (90 · 1/18 · 1 · 2) Gramm H2 Gramm H2 = 10 g H2Dies stimmt mit dem ersten Beispiel überein. Zur Bestimmung der erforderlichen Sauerstoffmenge wird das Molverhältnis von Sauerstoff zu Wasser benötigt. Für jedes eingesetzte Mol Sauerstoffgas werden 2 Mol Wasser erzeugt. Das Molverhältnis zwischen Sauerstoffgas und Wasser beträgt 1 Mol O2/ 2 mol H2O.Die Gleichung für Gramm O2 wird:Gramm O2 = 90 g H2O x (1 mol H2O / 18 g) x (1 mol O)2/ 2 mol H2O) x (32 g O)2/ 1 mol H2)Gramm O2 = (90 · 1/18 · 1/2 · 32) Gramm O2Gramm O2 = 80 g O2Um 90 g Wasser herzustellen, werden 10 g Wasserstoffgas und 80 g Sauerstoffgas benötigt.

Theoretische Ertragsberechnungen sind unkompliziert, solange Sie Gleichungen haben, um die Molverhältnisse zu ermitteln, die zur Überbrückung der Reaktanden und des Produkts erforderlich sind.

Theoretische Ertragsübersicht

  • Balance zwischen Gleichungen
  • Bestimmen Sie das Molverhältnis zwischen Reaktant und Produkt.
  • Berechnen Sie mit der folgenden Strategie: Konvertieren Sie Gramm in Mol, verwenden Sie das Molverhältnis, um Produkte und Reaktanten zu überbrücken, und konvertieren Sie dann Mol in Gramm. Mit anderen Worten: Arbeiten Sie mit Molen und konvertieren Sie sie in Gramm. Arbeiten Sie nicht mit Gramm und nehmen Sie an, Sie bekommen die richtige Antwort.

Untersuchen Sie für weitere Beispiele das Problem der theoretischen Ausbeuteaufgabe und die Probleme der Reaktionsbeispiele für die chemische Reaktion in wässriger Lösung.

Quellen

  • Petrucci, R. H., Harwood, W.S. und Herring, F.G. (2002) Allgemeine Chemie8. Auflage. Prentice Hall. ISBN 0130143294.
  • Vogel, A. I .; Tatchell, A. R .; Furnis, B. S .; Hannaford, A. J .; Smith, P.W. G. (1996)Vogel's Lehrbuch der praktischen organischen Chemie (5. Auflage). Pearson ISBN 978-0582462366.
  • Whitten, K. W., Gailey, K.D. und Davis, R.E. (1992) Allgemeine Chemie4. Auflage. Saunders College Publishing. ISBN 0030723736.

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