Как в химии обозначается выход продукта: Расчетные задачи типа «Определение выхода продукта реакции в процентах от теоретического». | Учебно-методический материал по химии (9 класс) по теме:

Расчетные задачи типа «Определение выхода продукта реакции в процентах от теоретического». | Учебно-методический материал по химии (9 класс) по теме:

Урок №20.  Расчетные задачи типа «Определение выхода про­дукта реакции в процентах от теоретического».

Признак

В условии задачи встречается слово «выход». Теоретический выход продукта всегда выше практического.

Понятия «теоретическая масса или объём, практическая масса или объём» могут быть использованы только для веществ-продуктов.

Доля выхода продукта обозначается буквой    (эта), измеряется в процентах или долях.

m практическая                  х100%     

         =        m теоретичееская

V практический                  х100%

         =        V теоретичееский

Первый тип задач – Известны масса (объём) исходного вещества и масса (объём) продукта реакции. Необходимо определить выход продукта реакции в %.

Задача 1. При взаимодействии магния массой 1,2 г с раствором серной кислоты получили соль массой 5, 5 г. Определите выход продукта реакции (%).

1. Записываем краткое условие задачи

Дано:

m (Mg) = 1,2 г

m практическая (MgSO4) = 5,5 г

_____________________

Найти: =?

2. Запишем УХР. Расставим коэффициенты.

Под формулами (из дано) напишем стехиометрические соотношения, отображаемые уравнением реакции.

3. Находим по ПСХЭ молярные массы подчёркнутых веществ

M(Mg) = 24 г/моль

M(MgSO4) = 24 + 32 + 4 · 16 = 120 г/моль

4. Находим количество вещества реагента по формулам

ν(Mg) = 1,2 г / 24(г/моль) = 0,05 моль

5. По УХР вычисляем теоретическое количество вещества (νтеор) и теоретическую массу (mтеор) продукта реакции

m = ν · M

mтеор (MgSO4) = M(MgSO4) · νтеор (MgSO4) =

= 120 г/моль · 0,05 моль = 6 г

6. Находим массовую (объёмную) долю выхода продукта по формуле

(MgSO4)=(5,5г ·100%)/6г=91,7%

Ответ: Выход сульфата магния составляет 91,7% по сравнению с теоретическим

Второй тип задач – Известны масса (объём) исходного вещества (реагента) и выход (в %) продукта реакции.  Необходимо найти практическую массу (объём) продукта реакции.

Задача 2. Вычислите массу карбида кальция, образовавшегося при действии угля на оксид кальция массой 16,8 г, если выход составляет 80%.

1. Записываем краткое условие задачи

Дано:

m(CaO) = 16,8 г

 =80% или 0,8

_________________

Найти:

m практ (CaC2) = ?

2. Запишем УХР. Расставим коэффициенты.

Под формулами (из дано) напишем стехиометрические соотношения, отображаемые уравнением реакции.

3. Находим по ПСХЭ молярные массы подчёркнутых веществ

M(CaO) = 40 + 16 = 56 г/моль

M(CaC2) = 40 + 2 · 12 = 64г/моль

4. Находим количество вещества реагента по формулам

ν(CaO)=16,8 (г) / 56 (г/моль) = 0,3 моль

5. По УХР вычисляем теоретическое количество вещества (νтеор) и теоретическую массу (mтеор) продукта реакции

6. Находим массовую (объёмную) долю выхода продукта по формуле

m практич (CaC2) = 0,8 · 19,2 г = 15,36 г

Ответ: m практич (CaC2) = 15,36 г

Третий тип задач – Известны масса (объём) практически полученного вещества и выход этого продукта реакции. Необходимо вычислить массу (объём) исходного вещества.

Задача 3. Карбонат натрия взаимодействует с соляной кислотой. Вычислите, какую массу карбоната натрия нужно взять для получения оксида углерода (IV) объёмом 28,56 л (н. у.). Практический выход продукта 85%.

1. Записываем краткое условие задачи

Дано: н. у.

Vm = 22,4 л/моль

Vпрактич(CO2) = 28,56 л

 = 85% или 0,85

____________________

Найти:

m(Na2CO3) =?

2. Находим по ПСХЭ молярные массы веществ, если это необходимо

M (Na2CO3) =2·23 + 12 + 3·16 = 106 г/моль

3. Вычисляем теоретически полученный объём (массу) и количество вещества продукта реакции, используя формулы:

Vтеоретич(CO2) =

= 28,56 л / 0,85 = 33,6 л

ν(CO2) = 33,6 (л) / 22,4 (л/моль) = 1,5 моль

4. Запишем УХР. Расставим коэффициенты.

Под формулами (из дано) напишем стехиометрические соотношения, отображаемые уравнением реакции.

5. Находим количество вещества реагента по УХР

По УХР:

, следовательно

ν(Na2CO3) = ν(CO2) = 1,5 моль

5. Определяем массу (объём) реагента по формуле:

m = ν · M

V = ν · Vm    m = ν · M   m(Na2CO3) = 106 г/моль · 1,5 моль = 159 г

Первый тип задач – Известны масса (объём) исходного вещества и масса (объём) продукта реакции. Необходимо определить выход продукта реакции в %.

Задача 1. При взаимодействии магния массой 1,2 г с раствором серной кислоты получили соль массой 5, 5 г. Определите выход продукта реакции (%).

Второй тип задач – Известны масса (объём) исходного вещества (реагента) и выход (в %) продукта реакции. Необходимо найти практическую массу (объём) продукта реакции.

Задача 2. Вычислите массу карбида кальция, образовавшегося при действии угля на оксид кальция массой 16,8 г, если выход составляет 80%.

Третий тип задач – Известны масса (объём) практически полученного вещества и выход этого продукта реакции. Необходимо вычислить массу (объём) исходного вещества.

Задача 3. Карбонат натрия взаимодействует с соляной кислотой. Вычислите, какую массу карбоната натрия нужно взять для получения оксида углерода (IV) объёмом 28,56 л (н. у.). Практический выход продукта 85%.

ДЗ

№1. При взаимодействии натрия количеством вещества 0, 5 моль с водой получили водород объёмом 4,2 л (н. у.). Вычислите практический выход газа (%).

№2. Металлический хром получают восстановлением его оксида Cr2O3 металлическим алюминием. Вычислите массу хрома, который можно получить при восстановлении его оксида массой 228 г, если практический выход хрома составляет 95 %.

№3. Определите, какая масса мели вступит в реакцию с концентрированной серной кислотой для получения оксида серы (IV) объёмом 3 л (н.у.), если выход оксида серы (IV) составляет 90%.

№4. К раствору, содержащему хлорид кальция массой 4,1 г, прилили раствор, содержащий фосфат натрия массой 4,1 г. Определите массу полученного осадка, если выход продукта реакции составляет 88 %.

Первый тип задач – Известны масса (объём) исходного вещества и масса (объём) продукта реакции. Необходимо определить выход продукта реакции в %.

Задача 1. При взаимодействии магния массой 1,2 г с раствором серной кислоты получили соль массой 5, 5 г. Определите выход продукта реакции (%).

Второй тип задач – Известны масса (объём) исходного вещества (реагента) и выход (в %) продукта реакции. Необходимо найти практическую массу (объём) продукта реакции.

Задача 2. Вычислите массу карбида кальция, образовавшегося при действии угля на оксид кальция массой 16,8 г, если выход составляет 80%.

Третий тип задач – Известны масса (объём) практически полученного вещества и выход этого продукта реакции. Необходимо вычислить массу (объём) исходного вещества.

Задача 3. Карбонат натрия взаимодействует с соляной кислотой. Вычислите, какую массу карбоната натрия нужно взять для получения оксида углерода (IV) объёмом 28,56 л (н. у.). Практический выход продукта 85%.

ДЗ

№1. При взаимодействии натрия количеством вещества 0, 5 моль с водой получили водород объёмом 4,2 л (н. у.). Вычислите практический выход газа (%).

№2. Металлический хром получают восстановлением его оксида Cr2O3 металлическим алюминием. Вычислите массу хрома, который можно получить при восстановлении его оксида массой 228 г, если практический выход хрома составляет 95 %.

№3. Определите, какая масса мели вступит в реакцию с концентрированной серной кислотой для получения оксида серы (IV) объёмом 3 л (н.у.), если выход оксида серы (IV) составляет 90%.

№4. К раствору, содержащему хлорид кальция массой 4,1 г, прилили раствор, содержащий фосфат натрия массой 4,1 г. Определите массу полученного осадка, если выход продукта реакции составляет 88 %.

Выход есть! Решение задач с массовой долей выхода продуктов

При обучении учащихся решению расчётных задач
по химии учителя сталкиваются с рядом проблем

  • решая задачу, учащиеся не понимают сущности
    задач и хода их решения;
  • не анализируют содержание задачи;
  • не определяют последовательность действий;
  • неправильно используют химический язык,
    математические действия и обозначение
    физических величин и др.;

Преодоление этих недостатков является одной из
главных целей, который ставит перед собой
учитель, приступая к обучению решению расчетных
задач.

Задача учителя состоит в том, чтобы научить
учащихся анализировать условия задач, через
составление логической схемы решения конкретной
задачи. Составление логической схемы задачи
предотвращает многие ошибки, которые допускают
учащиеся.



Цели урока:

  • формирование умения анализировать условие
    задачи;
  • формирование умения определять тип расчетной
    задачи, порядок действий при ее решении;
  • развитие познавательных, интеллектуальных и
    творческих способностей.



Задачи урока:

  • овладеть способами решения химических задач с
    использованием понятия “массовая доля выхода
    продукта реакции от теоретического”;
  • отработать навыки решения расчетных задач;
  • способствовать усвоению материала, имеющего
    отношение к производственным процессам;
  • стимулировать углубленное изучение
    теоретических вопросов, интерес к решению
    творческих задач.



Ход урока

Определяем причину и сущность ситуации,
которые описываются в задачах “на выход
продукта от теоретического”.

В реальных химических реакциях масса продукта
всегда оказывается меньше расчетной. Почему?

  • Многие химические реакции обратимы и не доходят
    до конца.
  • При взаимодействии органических веществ часто
    образуются побочные продукты.
  • При гетерогенных реакциях вещества плохо
    перемешиваются, и часть веществ просто не
    вступает в реакции.
  • Часть газообразных веществ может улетучиться.
  • При получении осадков часть вещества может
    остаться в растворе.

Вывод:

  • масса теоретическая всегда больше
    практической;
  • объём теоретический всегда больше объёма
    практического.

Теоретический выход составляет 100%,
практический выход всегда меньше 100%.

Количество продукта, рассчитанное по уравнению
реакции, — теоретический выход, соответствует 100%.



Доля выхода продукта реакции ( — “этта”) — это отношение
массы полученного вещества к массе, которая
должна была бы получиться в соответствии с
расчетом по уравнению реакции.

Три типа задач с понятием “выход продукта”:

1. Даны массы исходного вещества и продукта
реакции
. Определить выход продукта.

2. Даны массы исходного вещества и выход продукта
реакции.
Определить массу продукта.

3. Даны массы продукта и выход продукта.
Определить массу исходного вещества.

Задачи.

1. При сжигании железа в сосуде, содержащем 21,3 г
хлора, было получено 24,3 г хлорида железа (III).
Рассчитайте выход продукта реакции.

2. Над 16 г серы пропустили водород при
нагревании. Определите объем (н.у.) полученного
сероводорода, если выход продукта реакции
составляет 85% от теоретически возможного.

3. Какой объём оксида углерода (II) был взят для
восстановления оксида железа (III), если получено
11,2г железа с выходом 80% от теоретически
возможного.



Анализ задач.

Каждая задача складывается из совокупности
данных (известные вещества) – условия задачи
(“выход” и т.п.) – и вопроса (вещества, параметры
которых требуется найти). Кроме этого, в ней есть
система зависимостей, которые связывают искомое
с данными и данные между собой.

Задачи анализа:

1) выявить все данные;

2) выявить зависимости между данными и
условиями;

3) выявить зависимости между данным и искомым.

Итак, выясняем:



1. О каких веществах идет речь?

2. Какие изменения произошли с веществами?

3. Какие величины названы в условии задачи?

4. Какие данные – практические или
теоретические, названы в условии задачи?



5. Какие из данных можно непосредственно
использовать для расчётов по уравнениям реакций,
а какие необходимо преобразовать, используя
массовую долю выхода?

Алгоритмы решения задач трёх типов:

Определение выхода продукта в % от теоретически
возможного. 

1. Запишите уравнение химической реакции и
расставьте коэффициенты.

2. Под формулами веществ напишите количество
вещества согласно коэффициентам.

3. Практически полученная масса известна.

4. Определите теоретическую массу.

5. Определите выход продукта реакции (%), отнеся
практическую массу к теоретической и умножив на
100%.

6. Запишите ответ.



Расчет массы продукта реакции, если известен
выход продукта.

1. Запишите “дано” и “найти”, запишите
уравнение, расставьте коэффициенты.

2. Найдите теоретическое количество вещества
для исходных веществ. n =

3. Найдите теоретическое количество вещества
продукта реакции, согласно коэффициентам.

4. Вычислите теоретические массу или объем
продукта реакции.

m = M * n или V = Vm* n

5. Вычислите практические массу или объем
продукта реакции (умножьте массу теоретическую
или объем теоретический на долю выхода).



Расчет массы исходного вещества, если известны
масса продукта реакции и выход продукта.

1. По известному практическому объёму или массе,
найдите теоретический объём или массу (используя
долю выхода продукта).

2. Найдите теоретическое количество вещества
для продукта.

3. Найдите теоретическое количество вещества
для исходного вещества, согласно коэффициентам.

4. С помощью теоретического количества вещества
найдите массу или объем исходных веществ в
реакции.



Домашнее задание.

Решите задачи:

1. Для окисления оксида серы (IV) взяли 112 л (н.у.)
кислорода и получили 760 г оксида серы (VI). Чему
равен выход продукта в процентах от теоретически
возможного?

2. При взаимодействии азота и водорода получили
95 г аммиака NH3 с выходом 35%. Какие объёмы
азота и водорода были взяты для реакции?

3. 64,8 г оксида цинка восстановили избытком
углерода. Определите массу образовавшегося
металла, если выход продукта реакции равен 65%.

12.9: Теоретический выход и выход в процентах

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  • Идентификатор страницы
    53797
  • Рисунок \(\PageIndex{1}\) (Предоставлено Линдой Бартлетт и Национальным институтом рака; источник: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Drug_synchronous_%25282%2529. .jpg(откроется в новом окне); Лицензия: общественное достояние)

    Можем ли мы сэкономить немного денег?

    Мир фармацевтического производства очень дорогой. Многие лекарства имеют несколько стадий синтеза и используют дорогостоящие химические вещества. Проводится большое количество исследований, направленных на разработку более эффективных способов более быстрого и эффективного производства лекарств. Изучение того, какое количество соединения образуется в той или иной реакции, является важной частью контроля затрат.

    Процент выхода

    Химические реакции в реальном мире не всегда идут точно так, как запланировано на бумаге. В ходе эксперимента многие вещи будут способствовать образованию меньшего количества продукта, чем можно было бы предсказать. Помимо разливов и других экспериментальных ошибок, часто имеют место потери из-за незавершенной реакции, нежелательных побочных реакций и т. д. Химикам необходимо измерение, показывающее, насколько успешной была реакция. Это измерение называется процентным выходом.

    Для расчета процентного выхода сначала необходимо определить, какое количество продукта должно образоваться на основе стехиометрии. Это называется теоретическим выходом , максимальным количеством продукта, которое может быть образовано из данных количеств реагентов. Фактический выход — это количество продукта, которое фактически образуется при проведении реакции в лаборатории. Выход процентов представляет собой отношение фактического выхода к теоретическому выходу, выраженное в процентах:

    \[\text{Процент выхода} = \frac{\text{Фактический выход}}{\text{Теоретический выход}} \times 100\%\nonnumber \]

    Процент выхода очень важен при производстве продуктов . Много времени и денег тратится на повышение процентного выхода для химического производства. Когда сложные химические вещества синтезируются с помощью множества различных реакций, одна стадия с низким процентным выходом может быстро привести к большим потерям реагентов и ненужным расходам.

    Как правило, доходность в процентах по понятным причинам меньше \(100\%\) по ранее указанным причинам. Однако возможны процентные выходы, превышающие \(100\%\), если измеренный продукт реакции содержит примеси, из-за которых его масса становится больше, чем она была бы на самом деле, если бы продукт был чистым. Когда химик синтезирует желаемое химическое вещество, он всегда тщательно очищает продукты реакции.

    Пример \(\PageIndex{1}\): расчет теоретического выхода и выхода в процентах

    Хлорат калия разлагается при небольшом нагревании в присутствии катализатора в соответствии с приведенной ниже реакцией.

    \[2 \ce{KClO_3} \left( s \right) \rightarrow 2 \ce{KCl} \left( s \right) + 3 \ce{O_2} \left( g \right)\nonumber \]

    В одном эксперименте \(40,0 \: \text{g} \: \ce{KClO_3}\) нагревают до полного разложения. Каков теоретический выход газообразного кислорода? Проводят эксперимент, собирают газообразный кислород, и его масса оказывается равной \(14,9\: \текст{г}\). Каков процентный выход реакции?

    Решение

    Сначала мы рассчитаем теоретический выход на основе стехиометрии.

    Шаг 1: Перечислите известные количества и спланируйте проблему.

    Известно

    • Дано: Масса \(\ce{KClO_3} = 40,0 \: \text{g}\)
    • Молярная масса \(\ce{KClO_3} = 122,55 \: \text{г/моль}\)
    • Молярная масса \(\ce{O_2} = 32,00 \: \text{г/моль}\)

    Неизвестно

    • Теоретический выход O 2 = ? г

    Применение стехиометрии для перевода массы реагента в массу продукта:

    \[\text{g} \: \ce{KClO_3} \rightarrow \text{mol} \: \ce{KClO_3} \ стрелка вправо \text{mol} \: \ce{O_2} \rightarrow \text{g} \: \ce{O_2} \nonumber\nonumber \]

    Шаг 2: Решить.

    \[40,0 \: \text{g} \: \ce{KClO_3} \times \frac{1 \: \text{моль} \: \ce{KClO_3}}{122,55 \: \text{g} \: \ce{KClO_3}} \times \frac{3 \: \text{mol} \: \ce{O_2}}{2 \: \text{mol} \: \ce{KClO_3}} \times \frac {32,00 \: \text{g} \: \ce{O_2}}{1 \: \text{mol} \: \ce{O_2}} = 15,7 \: \text{g} \: \ce{O_2} \неномер\неномер \]

    Теоретический выход \(\ce{O_2}\) составляет \(15,7 \: \text{g}\).

    Шаг 3: Подумайте о своем результате.

    Масса газообразного кислорода должна быть меньше, чем \(40,0 \: \text{g}\) разложенного хлората калия.

    Теперь мы будем использовать фактическую и теоретическую доходность для расчета процентной доходности.

    Шаг 1: Перечислите известные количества и спланируйте проблему.

    Известный

    • Фактический доход \(= 14,9 \: \text{g}\)
    • Теоретический выход \(= 15,7 \: \text{g}\)

    Неизвестно

    • Выход в процентах = ? %

    \[\text{Доходность в процентах} = \frac{\text{Фактическая доходность}}{\text{Теоретическая доходность}} \times 100\% \nonnumber\nonnumber \]

    Используйте приведенное выше уравнение процентной доходности.

    Шаг 2: Решить.

    \[\text{Доходность в процентах} = \frac{14,9 \: \text{g}}{15,7 \: \text{g}} \times 100\% = 94.9\% \нечисло\нечисло \]

    Шаг 3: Подумайте о своем результате.

    Поскольку фактический выход немного меньше теоретического, выход в процентах чуть ниже \(100\%\).

    Резюме

    • Теоретический выход рассчитывается на основе стехиометрии химического уравнения.
    • Фактический выход определяется экспериментально.
    • Выход в процентах определяется путем расчета отношения фактического выхода к теоретическому выходу.

    Обзор

    1. Что нам нужно для расчета теоретического выхода?
    2. Если я пролью часть продукта до его взвешивания, как это повлияет на фактический выход?
    3. Как проливание части продукта повлияет на выход в процентах?
    4. Я делаю продукт и взвешиваю его до того, как он высохнет. Как это повлияет на реальную доходность?

    Эта страница под названием 12.9: Theoretical Yield and Percent Yield распространяется под лицензией CK-12 и была создана, изменена и/или курирована Фондом CK-12 через исходный контент, отредактированный в соответствии со стилем и стандартами платформы LibreTexts. ; подробная история редактирования доступна по запросу.

    ПОД ЛИЦЕНЗИЕЙ

    1. Наверх
    • Была ли эта статья полезной?
    1. Тип изделия
      Раздел или Страница
      Автор
      Фонд СК-12
      Лицензия
      СК-12
      Программа OER или Publisher
      СК-12
      Показать страницу TOC
      № на стр.
    2. Теги
      1. источник@https://flexbooks. ck12.org/cbook/ck-12-chemistry-flexbook-2.0/

    Как рассчитать процентный выход в химической реакции

    Авторы: Peter J. Mikulecky and Chris Hren and

    Обновлено: 15-07-2021

    Из книги: Chemistry Workbook For Dummies with Online Practice

    2049 Dummies Online Online Practice

    2049 Dummies with Online Practice Исследуйте книгу Купить на Amazon

    Химики должны быть обеспокоены тем, насколько полно их реагенты реагируют с образованием продуктов. Для сравнения количества продукта, полученного в результате реакции, с количеством, которое должно было быть получено, используют 9Выход 0253 процентов. Вы определяете процентный выход химической реакции по следующей формуле:

    Это хорошо и все такое, но что такое фактический выход и что такое теоретический выход? Фактический выход — это, ну, количество продукта, фактически произведенного реакцией в лаборатории или как указано в задаче по химии. Теоретический выход 90 253 90 254 — это количество продукта, которое могло бы быть получено, если бы все прошло идеально, как описано в теории, если бы каждый отдельный атом реагентов работал вместе идеально. Теоретический выход — это то, что вы рассчитываете, когда делаете расчеты на бумаге или до проведения реакции в лаборатории.

    Фактический выход всегда будет меньше теоретического выхода, поскольку ни одна химическая реакция не достигает 100-процентного завершения. В лабораторных условиях всегда есть какая-то ошибка, большая она или маленькая.

    T ry пример: Рассчитайте процент выхода сульфата натрия, когда 32,18 г серной кислоты реагирует с избытком гидроксида натрия с образованием 37,91 г сульфата натрия.

    Во-первых, обратите внимание, что в вопросе четко указано, что гидроксид натрия является избыток реагента . Вы всегда можете игнорировать реагент, если проблема говорит, что он в избытке. Это похоже на большой знак «это не важно» в проблеме.

    Таким образом, серная кислота является ограничивающим реагентом и является реагентом, который вы должны использовать для расчета теоретического выхода:

    Теория предсказывает, что возможно получение 46,59 г продукта сульфата натрия, если реакция протекает идеально и до конца. Но в вопросе указано, что фактический выход составляет всего 37,91 г сульфата натрия. Имея эти две части информации, вы можете рассчитать процентную доходность, используя формулу процентной доходности:

    Итак, вы обнаружите, что 81,37% — это процентная доходность .

    Эта статья взята из книги:

    • Рабочая тетрадь по химии для чайников с онлайн-практикой,

    Об авторах книги:

    Кристофер Хрен — школьный учитель химии, бывший тренер по легкой атлетике и футболу. Питер Дж. Микулецкий, доктор философии, преподает биологию и химию в Fusion Learning Center и Fusion Academy.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *