Как подсчитать процент выхода продукта в химии

PDF download Загрузить PDF
Соавтор(ы): Meredith Juncker, PhD

PDF download Загрузить PDF

В химии теоретический выход – это максимальное количество продукта, которое получается в результате химической реакции. На самом деле большинство реакций не являются идеальными, то есть практический выход продукта всегда меньше теоретического. Чтобы вычислить эффективность реакции, необходимо найти процент выхода продукта по формуле: выход (%) = (практический выход/теоретический выход) x100. Если процент выхода равен 90%, это означает, что реакция эффективна на 90%, а 10% реагентов были потрачены впустую (они не вступили в реакцию или не соединились).

Часть 1
Часть 1 из 3:

Найдите ключевой компонент реакции

PDF download Загрузить PDF
  1. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/a\/a0\/Develop-Critical-Thinking-Skills-Step-16-Version-3.jpg\/v4-460px-Develop-Critical-Thinking-Skills-Step-16-Version-3.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/a\/a0\/Develop-Critical-Thinking-Skills-Step-16-Version-3.jpg\/v4-728px-Develop-Critical-Thinking-Skills-Step-16-Version-3.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"}
    Начните со сбалансированного химического уравнения . Химическое уравнение включает реагенты (слева от знака равенства) и образующиеся продукты (справа от знака равенства). В некоторых задачах химическое уравнение дано, а в других его надо написать. Во время химической реакции атомы не создаются и не уничтожаются, поэтому у каждого элемента должно быть одинаковое число атомов слева и справа от знака равенства. [1]
    • Например, в результате реакции кислорода и глюкозы образуются углекислый газ и кислород: →
      На каждой стороне от знака равенства находятся 6 атомов углерода (C), 12 атомов водорода (H) и 18 атомов кислорода (O). Уравнение сбалансировано.
    • Прочитайте эту статью , если в задаче нужно самостоятельно написать сбалансированное уравнение.
  2. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/7\/74\/Apply-for-an-Entrepreneurial-Grant-Step-14.jpg\/v4-460px-Apply-for-an-Entrepreneurial-Grant-Step-14.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/7\/74\/Apply-for-an-Entrepreneurial-Grant-Step-14.jpg\/v4-728px-Apply-for-an-Entrepreneurial-Grant-Step-14.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"}
    Найдите молярную массу каждого исходного вещества. Определите молярную массу каждого атома вещества, а затем сложите молярные массы, чтобы вычислить молярную массу всего вещества. Сделайте это для одной молекулы реагента.
    • Например, в одной молекуле кислорода ( ) два атома кислорода.
    • Молярная масса кислорода приблизительно равна 16 г/моль (точное значение посмотрите в таблице Менделеева).
    • 2 атома кислорода x 16 г/моль = 32 г/моль .
    • Молярная масса другого реагента, глюкозы ( ), равна: (6 атомов углерода x 12 г/моль) + (12 атомов водорода x 1 г/моль) + (6 атомов кислорода x 16 г/моль) = 180 г/моль.
  3. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/b\/b5\/Accept-Mistakes-and-Learn-from-Them-Step-18-Version-2.jpg\/v4-460px-Accept-Mistakes-and-Learn-from-Them-Step-18-Version-2.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/b\/b5\/Accept-Mistakes-and-Learn-from-Them-Step-18-Version-2.jpg\/v4-728px-Accept-Mistakes-and-Learn-from-Them-Step-18-Version-2.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"}
    Теперь рассмотрите реакцию, которую вы собираетесь провести. Запишите массу каждого реагента в граммах. Полученное значение разделите на молярную массу вещества, чтобы преобразовать граммы в число молей. [2]
    • Например, вы взяли 40 г кислорода и 25 г глюкозы.
    • 40 г / (32 г/моль) = 1,25 моль кислорода.
    • 25г / (180 г/моль) ≈ 0,139 моль глюкозы.
  4. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/3\/3f\/Do-a-Criminal-Background-Check-Step-13-Version-2.jpg\/v4-460px-Do-a-Criminal-Background-Check-Step-13-Version-2.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/3\/3f\/Do-a-Criminal-Background-Check-Step-13-Version-2.jpg\/v4-728px-Do-a-Criminal-Background-Check-Step-13-Version-2.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"}
    Помните, что моль – это величина, которая используется химиками для «подсчета» молекул. Вы определили количество молекул каждого исходного вещества. Разделите число молей одного реагента на число молей другого, чтобы найти молярное соотношение двух реагентов.
    • Вы взяли 1,25 моль кислорода и 0,139 моль глюкозы. Молярное соотношение кислорода и глюкозы: 1,25/0,139 = 9. Это означает, что на 1 молекулу глюкозы приходятся 9 молекул кислорода.
  5. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/5\/53\/Defend-Against-Appropriation-of-Name-or-Likeness-Claims-Step-15.jpg\/v4-460px-Defend-Against-Appropriation-of-Name-or-Likeness-Claims-Step-15.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/5\/53\/Defend-Against-Appropriation-of-Name-or-Likeness-Claims-Step-15.jpg\/v4-728px-Defend-Against-Appropriation-of-Name-or-Likeness-Claims-Step-15.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"}
    Вернитесь к сбалансированному уравнению, которое вы записали ранее. С помощью этого уравнения можно определить оптимальное соотношение реагентов, то есть соотношение, при котором оба вещества будут израсходованы одновременно.
    • Левая сторона уравнения: . То есть на 1 одну молекулу глюкозы приходятся 6 молекул кислорода. Оптимальное соотношение реагентов: 6 кислород/ 1 глюкоза = 6.
    • Не перепутайте вещества, которые находятся в числителе и в знаменателе дроби. Если поделить кислород на глюкозу, а потом глюкозу на кислород, вы получите неправильный результат.
  6. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/8\/89\/Create-a-Budget-Step-9.jpg\/v4-460px-Create-a-Budget-Step-9.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/8\/89\/Create-a-Budget-Step-9.jpg\/v4-728px-Create-a-Budget-Step-9.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"}
    В химической реакции один реагент расходуется быстрее другого. Такой ключевой реагент определяет скорость химической реакции. Сравните два соотношения, которые вы вычислили, чтобы найти ключевой реагент: [3]
    • Если молярное соотношение больше оптимального, вещества, которое находится в числителе дроби, слишком много. При этом вещество, которое находится в знаменателе дроби, является ключевым реагентом.
    • Если молярное соотношение меньше оптимального, вещества, которое находится в числителе дроби, слишком мало и оно является ключевым реагентом.
    • В нашем примере молярное соотношение (кислород/глюкоза = 9) больше оптимального соотношения (кислород/глюкоза = 6). Таким образом, вещество, которое находится в знаменателе дроби (глюкоза), является ключевым реагентом.
    Реклама
Часть 2
Часть 2 из 3:

Вычислите теоретический выход продукта

PDF download Загрузить PDF
  1. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/d\/dc\/Deal-With-Different-Problems-in-Life-Step-1-Version-3.jpg\/v4-460px-Deal-With-Different-Problems-in-Life-Step-1-Version-3.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/d\/dc\/Deal-With-Different-Problems-in-Life-Step-1-Version-3.jpg\/v4-728px-Deal-With-Different-Problems-in-Life-Step-1-Version-3.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"}
    В правой части химического уравнения перечислены продукты реакции. Каждый продукт имеет теоретический выход, то есть количество продукта, которое получится в случае идеальной реакции.
    • В нашем примере дана реакция → . В правой части уравнения перечислены два вещества: углекислый газ и вода. Вычислите выход углекислого газа ( ).
  2. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/3\/36\/Become-an-Accountant-Step-10-Version-2.jpg\/v4-460px-Become-an-Accountant-Step-10-Version-2.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/3\/36\/Become-an-Accountant-Step-10-Version-2.jpg\/v4-728px-Become-an-Accountant-Step-10-Version-2.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"}
    Теоретический выход продукта равен количеству продукта, который получится при идеальных условиях. Чтобы вычислить теоретический выход, начните с числа молей ключевого реагента (читайте предыдущий раздел).
    • В нашем примере вы выяснили, что ключевым реагентом является глюкоза. Также вы вычислили, что взяли 0,139 моль глюкозы.
  3. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/8\/85\/Buy-a-Stock-Without-a-Stockbroker-Step-2.jpg\/v4-460px-Buy-a-Stock-Without-a-Stockbroker-Step-2.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/8\/85\/Buy-a-Stock-Without-a-Stockbroker-Step-2.jpg\/v4-728px-Buy-a-Stock-Without-a-Stockbroker-Step-2.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"}
    Вернитесь к сбалансированному уравнению. Разделите количество молекул продукта на количество молекул ключевого реагента.
    • Сбалансированное уравнение: → . Таким образом, в реакции участвуют 6 молекул продукта (углекислого газа ) и 1 молекула ключевого реагента (глюкозы ).
    • Соотношение углекислого газа и глюкозы: 6/1 = 6. Другими словами, в результате реакции из 1 молекулы глюкозы получатся 6 молекул углекислого газа.
  4. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/a\/a3\/Calculate-Profit-Step-10.jpg\/v4-460px-Calculate-Profit-Step-10.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/a\/a3\/Calculate-Profit-Step-10.jpg\/v4-728px-Calculate-Profit-Step-10.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"}
    Так вы получите теоретический выход продукта (в молях).
    • Вы взяли 0,139 моль глюкозы, а отношение углекислого газа к глюкозе равно 6. Теоретический выход углекислого газа: (0,139 моль глюкозы) x (6 моль углекислого газа/1 моль глюкозы) = 0,834 моль углекислого газа.
  5. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/0\/05\/Do-Your-Own-Taxes-Step-18.jpg\/v4-460px-Do-Your-Own-Taxes-Step-18.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/0\/05\/Do-Your-Own-Taxes-Step-18.jpg\/v4-728px-Do-Your-Own-Taxes-Step-18.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"}
    Полученное число молей умножьте на молярную массу продукта, чтобы найти теоретический выход в граммах. Эту единицу измерения можно использовать в большинстве экспериментов.
    • Например, молярная масса CO 2 приблизительно равна 44 г/моль (молярная масса углерода ≈ 12 г/моль, молярная масса кислорода ≈ 16 г/моль, поэтому 12 + 16 + 16 = 44).
    • Перемножьте: 0,834 моль CO 2 x 44 г/моль CO 2 ≈ 36,7 г. Теоретический выход продукта равен 36,7 г CO 2 .
    Реклама
Часть 3
Часть 3 из 3:

Вычислите процент выхода продукта

PDF download Загрузить PDF
  1. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/f\/f6\/Become-a-Congressperson-Step-10.jpg\/v4-460px-Become-a-Congressperson-Step-10.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/f\/f6\/Become-a-Congressperson-Step-10.jpg\/v4-728px-Become-a-Congressperson-Step-10.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"}
    Теоретический выход предполагает, что реакция прошла идеально. На самом деле, идеальных реакций не бывает: нежелательные примеси и другие непредсказуемые проблемы приводят к тому, что часть реагентов не преобразуется в продукт. Поэтому в химии используются три понятия, которые характеризуют выход продукта:
    • Теоретический выход – это максимальное количество продукта, которое может получиться в результате реакции.
    • Практический выход – это реальное количество продукта, масса которого измеряется на весах.
    • Процент выхода = (практический выход/теоретический выход)*100%. Например, если процент выхода равен 50%, это означает, что количество продукта составляет 50% от теоретически возможного.
  2. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/f\/f9\/Focus-More-in-Class-Step-7-Version-2.jpg\/v4-460px-Focus-More-in-Class-Step-7-Version-2.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/f\/f9\/Focus-More-in-Class-Step-7-Version-2.jpg\/v4-728px-Focus-More-in-Class-Step-7-Version-2.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"}
    Если вы провели эксперимент самостоятельно, соберите продукт реакции и взвесьте его на весах, чтобы найти его массу. Если перед вами химическая задача или результаты чужого эксперимента, практический выход будет дан.
    • Предположим, что в результате реакции вы получили 29 г CO 2 .
  3. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/5\/5e\/Reduce-Your-Student-Loan-Payments-Step-1-Version-2.jpg\/v4-460px-Reduce-Your-Student-Loan-Payments-Step-1-Version-2.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/5\/5e\/Reduce-Your-Student-Loan-Payments-Step-1-Version-2.jpg\/v4-728px-Reduce-Your-Student-Loan-Payments-Step-1-Version-2.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"}
    Убедитесь, что вы используете одну и ту же единицу измерения для обоих значений (обычно граммы). Результат запишите без единицы измерения.
    • Практический выход равен 29 г, а теоретический выход равен 36,7 г:
  4. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/c\/ce\/Calculate-Profit-Step-1-Version-2.jpg\/v4-460px-Calculate-Profit-Step-1-Version-2.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/c\/ce\/Calculate-Profit-Step-1-Version-2.jpg\/v4-728px-Calculate-Profit-Step-1-Version-2.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"}
    Так вы вычислите процент выхода продукта.
    • 0,79 x 100 = 79, то есть процент выхода продукта равен 79%. Таким образом, в результате реакции получилось 79% от максимально возможного количества CO 2 .
    Реклама

Советы

  • Некоторые учащиеся путают процентный выход (количество практического выхода по отношению к теоретическому) с процентной погрешностью (как практический выход отличается от теоретического). Формула для вычисления процента выхода (процентного выхода): (практический выход/теоретический выход)*100%. Чтобы вычислить процентную погрешность, в знаменателе этой формулы нужно записать разность между практическим и теоретическим выходам.
  • Если вы получили совершенно разные результаты, проверьте единицы измерения. Если практический выход отличается от теоретического на порядок или больше, скорее всего, на каком-то этапе вычислений вы использовали неправильные единицы измерения. Повторите вычисления и следите за единицами измерения.
  • Если процент выхода больше 100%, и вы уверены в правильности вычислений, продукт имеет нежелательные примеси. Очистите продукт (например, высушите или отфильтруйте его), а затем снова взвесьте.
Реклама

Дополнительные статьи

Как
написать электронную конфигурацию атома любого элемента
Как
найти число протонов, нейтронов и электронов
Как
сделать кристаллы соли
Как
пользоваться таблицей Менделеева
Как
определить валентные электроны
Как
сделать слоновью зубную пасту
Как
найти число нейтронов в атоме
Как
рассчитать концентрацию раствора
Как
написать ионное уравнение
Как
рассчитать электроотрицательность
Как
сделать сухой лед
Как
рассчитать нормальность раствора
Как
найти энтальпию реакции
Как
рассчитать атомную массу
Реклама

Источники

  1. ↑ http://www.chemteam.info/Equations/Balance-Equation.html
  2. ↑ http://www.chemteam.info/Stoichiometry/Limiting-Reagent.html
  3. ↑ https://www.khanacademy.org/science/chemistry/chemical-reactions-stoichiome/limiting-reagent-stoichiometry/a/limiting-reagents-and-percent-yield

Об этой статье

На других языках
Эту страницу просматривали 57 375 раз.

Была ли эта статья полезной?

Реклама