利回りの計算式と定義

化学では、収率 実際の収量と理論上の収量の比較をパーセンテージで表したものです。ここでは、歩留まりの式、計算方法、および 100% 未満または 100% を超える理由について説明します。

利回りの計算式

パーセント収率式は、実際の収率をモル単位の理論的収率で割り、100% を掛けたものです。

パーセント収率 =実際の収率/理論上の収率 x 100%

両方の値に同じ単位を使用する限り、実際の収率と理論上の収率をグラムまたはモルのどちらで表すかは問題ではありません。

利回りの計算方法

収率の計算には、実際の収率と理論上の収率の 2 つの値が必要です。収率は、反応物と生成物のモル比に依存します。実際の収量は、反応または実験から得られる生成物の量です。製品の重さを量り、質量 (通常はグラム) をモルに変換します。

理論収量は、化学量論から得られます。言い換えれば、それは化学反応のバランスの取れた方程式における反応物と生成物のモル比から来ています。バランスの取れた式が得られたら、次のステップは制限反応物を見つけることです。制限された反応物は、他の反応物がなくなる前に消費されるため、製品の量を制限する反応物です.分解反応では、反応物が 1 つしかない場合があり、それが制限反応物になります。他の反応では、モル質量とモル比を比較します。次に、制限反応物のモル数とモル比を使用し、理論収量を計算します。最後に、理論収量を計算します。

利回りの計算例 (シンプル)

まず、実際の歩留まり計算の簡単な例を次に示します。

実験では、炭酸マグネシウムの分解により 15 グラムの酸化マグネシウムが形成されます。理論収量は 19 グラムです。酸化マグネシウムの収率は?

MgCO₃ →MgO+CO₂

ここで、実際の収量 (15 グラム) と理論収量 (19 グラム) がわかるので、値を式に代入するだけです:

パーセント利回り =実際の利回り / 理論上の利回り x 100%
収率 =15 g/19 g x 100%
パーセント収率 =79%

パーセント収率の計算例 (制限反応物あり)

4.88 g の AlCl₃ が得られる反応の収率を求めてください (s) 2.80 g Al(s) と 4.15 g Cl の間の反応から (g).

最初に、反応の平衡方程式を書きます:

2Al(s ) + 3Cl₂ (g ) → 2AlCl₃ (s )

次に、制限反応物を見つけます。反応物と生成物のモル質量から始めます:

2.80 g Al x (1 mol Al/26.98 g Al) =0.104 mol Al
Cl₂ 4.15g x (1 mol Cl₂ /70.90 g Cl₂ ) =0.0585 mol Cl₂

モル比を反応中に存在する実際のモル数と比較します。バランスのとれた式から、2 モルの Al が 3 モルの Cl₂ と反応することがわかります。 .

モル比:モル Al/モル Cl₂ =2/3 =0.6667
実際の比率モル Al/モル Cl₂ =0.104/0.0585 =1.78

実際の比率はモル比よりも大きいため、過剰な Al と Cl₂ があります。 は制限反応物です。 (実際の比率がモル比よりも小さい場合は、Cl₂ が過剰であることを意味します) Al が制限反応物です。)

Cl₂ の実際のモル数を使用 とモル比から AlCl₃ の最大量を求める .

0.00585 mol Cl₂ x (2 mol AlCl₃ /3 mol Cl₂ ) =0.00390 mol AlCl₃

実際の収率と理論上の収率の単位が同じになるように、生成物のモル数をグラムに変換します。これをモル質量から取得します。

0.00390 mol AlCl₃ x (133.33 g AlCl₃ /1 mol AlCl₃ ) =5.20 g AlCl₃

最後に、歩留まりを計算します。実際の収量は 4.88 g の AlCl₃ です (問題で与えられた) 理論収量は 5.20 g AlCl₃ です .

パーセント利回り =実際の利回り / 理論上の利回り x 100%
収率 =4.88 g AlCl₃ / 5.20 g AlCl₃ ×100%
パーセント収率 =93.8%

利回りは常に 100% 未満

利回り率は常に 100% 未満ですが (多くの場合、かなりの割合で)、100% を超える値を計算することもできます。

収率が常に低くなる理由はいくつかあります。

• すべての反応が完了するわけではありません。
• 反応物と生成物が平衡状態で存在する場合があるため、逆反応も発生します。
• 2 つ以上の反応が同時に発生し、一部の反応物が 1 つ以上の副産物に変換されます。
• 反応を妨げる他の種または不純物が存在する可能性があります。
• 転送中に商品が紛失した。
• 精製中に製品が失われる

それでも、予測よりも多くの製品が得られる場合があります。不純物が生成物の形成に寄与する場合があります。しかし、通常、理論収量よりも少ない製品があります。しかし、不純な生成物を回収すると、その質量は理論収量を超えます。最も一般的な状況は、完全に乾燥していない製品の計量です。質量の一部は溶媒であるため、予測よりも多くの製品が得られたようです.

参考文献

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