反応の理論収量を計算する方法

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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 .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、それぞれの量を決定できます。 試薬 必要な量の製品を生産するために必要です。

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?

ここでの反応 水素ガス 酸素ガスと結合して水を生成します。

ひ₂(g) + O₂(ト) → H₂O(l)

ステップ 1: 化学式 は平衡方程式です。

上記の式はバランスが取れていません。後 バランシング 、方程式は次のようになります。

2時間₂(g) + O₂(g) → 2H₂O(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。

の モル比 は、反応中の 1 つの化合物の量と別の化合物の量との化学量論比です。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。 H間のモル比₂とH₂O は 1 mol H₂/1モルH₂O.

ステップ 3: 反応の理論収量を計算します。

を判断するのに十分な情報が得られました。 理論収量 .次の戦略を使用します。

1. 反応物のモル質量を使用して、反応物のグラム数を反応物のモル数に変換します
2. 反応物と生成物のモル比を使用して、反応物のモルを生成物のモルに変換します
3. 使用 モル質量 製品のモル積をグラムに変換する製品の。

方程式の形で：

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 (モル比生成物/反応物) x (生成物のモル質量/1 mol 製品)

私たちの反応の理論収量は、以下を使用して計算されます。

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

グラム H₂O = グラム H₂x (1 モル H₂/2 グラム H₂)×(1モルH₂O/1モルH₂) × (18 グラム高₂O/1モルH₂O)

10グラムのHがありました₂このようなガス：

グラム H₂O = 10 グラム H₂x (1 モル H₂/2gH₂)×(1モルH₂O/1モルH₂)×(18gH₂O/1モルH₂O)

グラム H を除くすべての単位₂O キャンセル、残す:

グラム H₂O = (10 x 1/2 x 1 x 18) グラム H₂〇

グラム H₂O = 90 グラム H₂〇

過剰な酸素を含む 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。

一定量の製品を作るために必要な反応物を計算する

この戦略は、計算するためにわずかに変更できます 反応物の量 一定量の製品を生産するために必要です。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?

必要な水素の量を知っている 最初の例で 、しかし計算を行うには：

グラムの反応物 = グラムの製品 x (1 モルの製品/モル質量の製品) x (モル比の反応物/製品) x (グラムの反応物/モル質量の反応物)

水素ガスの場合：

グラム H₂= 90 グラム H₂O x (1 mol H₂O/18 g) x (1 mol H₂/1モルH₂O) x (2 g H₂/1モル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。為に すべてのほくろ 使用される酸素ガスの 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 O²/2 mol H₂O.

の の方程式 グラム O₂になります：

グラム O₂= 90 グラム H₂O x (1 mol H₂O/18 g) x (1 mol O₂/2 mol H₂○)×(32g ○₂/1モル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。

理論収量計算 反応物と生成物を架橋するために必要なモル比を見つけるための方程式のバランスが取れている限り、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取ります。
• 反応物と生成物のモル比を求めます。
• 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、グラムを扱ってはいけません。

その他の例については、 理論上の歩留まり問題 と水溶液の化学反応の例題。

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。
• フォーゲル、AI。 Tatchell、AR。ファーニス、BS。ハナフォード、A.J.;スミス、P. W. G. (1996) 実用有機化学のフォーゲルの教科書 （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。