反応の理論収量を計算する方法

化学反応を実行する前に、与えられた量の反応物で生成される製品の量を知っておくと役に立ちます。これは理論収量として知られています .これは、化学反応の理論収量を計算するときに使用する戦略です。同じ戦略を適用して、目的の量の製品を生成するために必要な各試薬の量を決定できます。

理論収量のサンプル計算

10グラムの水素ガスは、過剰な酸素ガスの存在下で燃焼して水を生成します.どのくらいの水が生成されますか?

水素ガスが酸素ガスと結合して水を生成する反応は次のとおりです。

H₂ (g) + O₂ (g) → H₂ O(l)

ステップ 1:化学式がバランスの取れた式であることを確認します。

上記の式はバランスが取れていません。バランスを取ると、方程式は次のようになります:

2 H₂ (g) + O₂ (g) → 2 H₂ O(l)

ステップ 2:反応物と生成物のモル比を決定します。

この値は、反応物と製品の間の架け橋です。

モル比は、反応におけるある化合物の量と別の化合物の量との間の化学量論比です。この反応では、使用される水素ガス 2 モルごとに、2 モルの水が生成されます。 H₂ 間のモル比 と H₂ O は 1 mol H₂ /1 mol H₂ O.

ステップ 3:反応の理論収量を計算します。

これで、理論上の収量を決定するのに十分な情報が得られました。戦略を使用してください:

方程式形式:

グラム生成物 =グラム反応物 x (1 mol 反応物/反応物のモル質量) x (生成物/反応物のモル比) x (生成物のモル質量/1 mol 生成物)

私たちの反応の理論上の収量は、以下を使用して計算されます:

• H₂ のモル質量 ガス =2 グラム
• H₂ のモル質量 O =18 グラム

グラム H₂ O =グラム H₂ x (1 mol H₂ /2 グラム H₂ ) x (1 mol H₂ O/1 mol H₂ ) x (18 グラム H₂ O/1 mol H₂ O)

10 グラムの H₂ がありました ガスなので:

グラム H₂ O =10 g H₂ x (1 mol H₂ /2 g H₂ ) x (1 mol H₂ O/1 mol H₂ ) x (18 g H₂ O/1 mol H₂ O)

グラムを除くすべての単位 H₂ O キャンセル、残します:

グラム H₂ O =(10 x 1/2 x 1 x 18) グラム H₂ おお

グラム H₂ O =90 グラム H₂ おお

過剰酸素を含む 10 グラムの水素ガスは、理論的には 90 グラムの水を生成します。

一定量の生成物を作るために必要な反応物を計算する

この戦略は、設定された量の製品を生成するために必要な反応物の量を計算するために、わずかに変更できます。例を少し変えてみましょう:90 グラムの水を生成するには、何グラムの水素ガスと酸素ガスが必要ですか?

最初の例で必要な水素の量はわかっていますが、計算するには:

グラム反応物 =グラム生成物 x (1 モル生成物/モル質量生成物) x (モル比反応物/生成物) x (グラム反応物/モル質量反応物)

水素ガスの場合:

グラム H₂ =90 グラム H₂ O x (1 mol H₂ O/18 g) x (1 mol H₂ /1 mol H₂ O) x (2 g H₂ /1 mol H₂ )

グラム H₂ =(90 x 1/18 x 1 x 2) グラム H₂ グラム H₂ =10 グラム H₂

これは最初の例と一致します。必要な酸素の量を決定するには、酸素と水のモル比が必要です。使用される酸素ガス 1 モルごとに、2 モルの水が生成されます。酸素ガスと水のモル比は 1 mol O/2 mol H₂ です。 O.

グラムの式 O₂ になります:

グラム O₂ =90 グラム H₂ O x (1 mol H₂ O/18 g) x (1 mol O₂ /2 mol H₂ O) x (32 g O₂ /1 mol H₂ )

グラム O₂ =(90 x 1/18 x 1/2 x 32) グラム O₂

グラム O₂ =80 グラム O₂

90 グラムの水を生成するには、10 グラムの水素ガスと 80 グラムの酸素ガスが必要です。

反応物と生成物を橋渡しするのに必要なモル比を見つけるためのバランスの取れた式がある限り、理論上の収率計算は簡単です。

理論収量クイック レビュー

• 方程式のバランスをとります。
• 反応物と生成物のモル比を求めてください。
• 次の戦略を使用して計算します:グラムをモルに変換し、モル比を使用して生成物と反応物を架橋し、モルをグラムに変換します。つまり、モルを処理してからグラムに変換します。正しい答えが得られると思い込んで、グラムを使用しないでください。

その他の例については、理論上の歩留まりの問題と水溶液の化学反応の例の問題を調べてください。

ソース

• Petrucci, R.H., Harwood, W.S.およびＨｅｒｒｉｎｇ，Ｆ．Ｇ． (2002) 一般化学 、第 8 版。プレンティス・ホール。 ISBN 0130143294.
• Vogel, A. I.; Tatchell、AR。ファーニス、BS。ハナフォード、A.J.; Smith, P. W. G. (1996) Vogel's Textbook of Practical Organic Chemistry （第5版）。ピアソン。 ISBN 978-0582462366.
• Whitten, K.W., Gailey, K.D.およびＤａｖｉｓ，Ｒ．Ｅ． (1992) 一般化学 、第 4 版。サンダース大学出版. ISBN 0030723736.