Hoe procent opbrengst in de chemie te berekenen: 15 stappen

In de chemie, de theoretische opbrengst is de maximale hoeveelheid product die een chemische reactie kan creëren op basis van Chemische vergelijkingen. In werkelijkheid zijn de meeste reacties niet perfect efficiënt. Als u het experiment uitvoert, eindigt u met een kleiner bedrag, de Actuele opbrengst. Om de efficiëntie van een reactie uit te drukken, kunt u de procent opbrengst Deze formule gebruiken: % opbrengst = (werkelijke opbrengst / theoretische opbrengst) x 100. Een procentopraden van 90% betekent dat de reactie 90% efficiënt was, en 10% van de materialen werden verspild (ze faalden niet te reageren, of hun producten werden niet vastgelegd).

Stappen

Deel 1 van 3:

Het vinden van de beperkende reactant

Begin met een evenwichtige chemische vergelijking. Een chemische vergelijking beschrijft de reactanten (aan de linkerkant) die reageert op vormproducten (aan de rechterkant). Sommige problemen geven je deze vergelijking, terwijl anderen je vragen om het zelf te schrijven, zoals voor een woordprobleem. Omdat atomen tijdens een chemische reactie niet worden gecreëerd of vernietigd, moet elk element hetzelfde aantal atomen aan de linker- en rechterkant hebben.

Zuurstof en glucose kunnen bijvoorbeeld reageren op het vormen van koolstofdioxide en water: $6 O 2 + C_{6} H_{12} O_{6}$ $6O_ {2} + C_ {6} h _ {{12}} O_ {6}$ → $6 C O 2 + 6 H_{2} O$ $6CO_ {2} + 6H_ {2} O$
Elke zijde heeft precies 6 koolstof (c) atomen, 12 waterstof (H) atomen en 18 zuurstof (O) atomen. De vergelijking is gebalanceerd.
Lees deze gids Als u wordt gevraagd om zelf een vergelijking in evenwicht te brengen.

Titel afbeelding Bereken procentrendement in chemie Stap 2

Bereken de molaire massa van elke reactant. Zoek de molaire massa van elk atoom in de verbinding op en voeg ze vervolgens bij elkaar om de molaire massa van die verbinding te vinden. Doe dit voor een enkel molecuul van de verbinding.

Bijvoorbeeld 1 molecuul zuurstof (

O 2

$O_ {2}$ ) Bevat 2 zuurstofatomen.

De molaire massa van zuurstof is ongeveer 16 g / mol. (U kunt een preciezere waarde vinden op een periodiek tabel.)

2 zuurstofatomen x 16 g / mol per atoom = 32 g / mol van

O 2

$O_ {2}$ .

De andere reactant, glucose (

C 6 H_{12} O_{6}

$C_ {6} H _ {{12}} O_ {6}$ ) heeft een molaire massa van (6 atomen C x 12 g c / mol) + (12 atomen H x 1 g h / mol) + (6 atomen o x 16 g o / mol) = 180 g / mol.

Titel afbeelding Bereken procentoproep in chemie Stap 3

3. Converteer het bedrag van elke reactant van gram naar mol. Nu is het tijd om naar het specifieke experiment te kijken dat je studeert. Noteer de hoeveelheden van elke reactant in gram. Verdeel deze waarde door de molaire massa van die verbinding om het bedrag te converteren naar mol.

Zeg bijvoorbeeld dat u bent begonnen met 40 gram zuurstof en 25 gram glucose.

40 g

O 2

$O_ {2}$ / (32 g / mol) = 1.25 mollen zuurstof.

25 g

C 6 H_{12} O_{6}

$C_ {6} H _ {{12}} O_ {6}$ / (180 g / mol) = ongeveer 0.139 mol glucose.

Titel afbeelding Bereken procentoproep in chemie Stap 4

4. Zoek de verhouding van uw reacties. Een mol is een exact aantal voor de hoeveelheid van een stof en is gelijk aan 6.022 keer 10 tot de 23e power elementaire entiteiten, die atomen, ionen, elektronen of moleculen kunnen zijn.Je weet nu hoeveel moleculen van elke reactant waarmee je bent begonnen. Verdeel de mol 1 reactant met de mollen van de andere om de verhouding van de 2 moleculen te vinden.

Je bent begonnen met 1.25 mollen zuurstof en 0.139 mol glucose. De verhouding van zuurstof naar glucose-moleculen is 1.25/0.139 = 9.0. Dit betekent dat u begon met 9-moleculen zuurstof voor elk 1 molecuul glucose.

Titel afbeelding Bereken procent rendement in chemie Stap 5

5. Zoek de ideale verhouding voor de reactie. Ga terug naar de gebalanceerde vergelijking die je eerder hebt opgeschreven. Deze evenwichtige vergelijking vertelt u de ideale verhouding van moleculen: als u deze ratio gebruikt, worden beide reagentia tegelijkertijd opgebruikt.

De linkerkant van de vergelijking is

6 O 2 + C_{6} H_{12} O_{6}

$6O_ {2} + C_ {6} h _ {{12}} O_ {6}$ . De coëfficiënten vertellen u dat er 6 zuurstofmoleculen en 1 glucosemolecuul zijn. De ideale verhouding voor deze reactie is 6 zuurstof / 1 glucose = 6.0.

Zorg ervoor dat u de reactanten vermeldt in dezelfde volgorde die u deed voor de andere verhouding. Als u zuurstof / glucose voor 1 en glucose / zuurstof voor de ander gebruikt, is uw volgende resultaat verkeerd.

Titel afbeelding Bereken procentoproep in chemie Stap 6

6. Vergelijk de verhoudingen om de beperkende reactant te vinden. In een chemische reactie wordt 1 van de reagentia opgebruikt voor de anderen. De hoeveelheid van het product dat in de reactie is gemaakt, wordt beperkt door het reagens.Vergelijk de 2 verhoudingen die u hebt berekend om de beperkende reactant te identificeren:

Als de daadwerkelijke verhouding is groter dan de ideale verhouding, dan heb je meer van de topreactant dan je nodig hebt. De onderste reactant in de verhouding is de beperkende reactant.

Als de daadwerkelijke verhouding is kleiner Dan de ideale verhouding, heb je niet genoeg van de topreactant, dus het is de beperkende reactant.

In het bovenstaande voorbeeld, de daadwerkelijke verhouding van zuurstof / glucose (9.0) is groter dan de ideale verhouding (6.0). De onderste reactant, glucose, moet de beperkende reactant zijn.

Deel 2 van 3:

Het berekenen van theoretische opbrengst

1. Identificeer het gewenste product. De rechterkant van een chemische vergelijking geeft een vermelding van de producten die door de reactie zijn gemaakt. Elk product heeft een theoretische opbrengst, wat betekent dat de hoeveelheid product die u zou verwachten te krijgen als de reactie perfect efficiënt is.

Doorgaan met het bovenstaande voorbeeld, analyseert u de reactie $6 O 2 + C_{6} H_{12} O_{6}$ $6O_ {2} + C_ {6} h _ {{12}} O_ {6}$ → $6 C O 2 + 6 H_{2} O$ $6CO_ {2} + 6H_ {2} O$ . De rechterkant geeft een overzicht van 2 producten, koolstofdioxide en water. Laten we de opbrengst van koolstofdioxide berekenen, $C O 2$ $CO_ {2}$ .

Titel afbeelding Bereken procentoproep in chemie Stap 8

2. Noteer het aantal molen van uw beperkende reactant. De theoretische opbrengst van een experiment is de hoeveelheid product die in perfecte omstandigheden is gemaakt. Om deze waarde te berekenen, begint u met de hoeveelheid beperkende reactant in mollen. (Dit proces wordt hierboven beschreven in de instructies voor het vinden van de beperkende reactant.)

In het bovenstaande voorbeeld ontdekte u dat glucose de beperkende reactant was. Je hebt ook berekend dat je begon met 0.139 mol glucose.

Titel afbeelding Bereken procent rendement in de chemie Stap 9

3. Zoek de verhouding van moleculen in uw product en reactant. Keer terug naar de gebalanceerde vergelijking. Verdeel het aantal moleculen van uw gewenste product door het aantal moleculen van uw beperkende reactant.

Je evenwichtige vergelijking is

6 O 2 + C_{6} H_{12} O_{6}

$6O_ {2} + C_ {6} h _ {{12}} O_ {6}$ →

6 C O 2 + 6 H_{2} O

$6CO_ {2} + 6H_ {2} O$ . Er zijn 6 Moleculen van uw gewenste product, koolstofdioxide (

C O 2

$CO_ {2}$ ). Er is 1 Molecuul van uw beperkende reactant, glucose (

C 6 H_{12} O_{6}

$C_ {6} H _ {{12}} O_ {6}$ ).

De verhouding van koolstofdioxide tot glucose is 6/1 = 6. Met andere woorden, deze reactie kan 6 moleculen kooldioxide van 1 molecuul glucose produceren.

Titel afbeelding Bereken procent rendement in chemie Stap 10

4. Vermenigvuldig de verhouding door de hoeveelheid van de reactant in mol. Het antwoord is de theoretische opbrengst van het gewenste product in mol.

Je bent begonnen met 0.139 mol glucose en de verhouding van koolstofdioxide tot glucose is 6. De theoretische opbrengst van koolstofdioxide is (0.139 mol glucose) x (6 mol koolstofdioxide / mol glucose) = 0.834 mol koolstofdioxide.

Titel afbeelding Bereken procent rendement in de chemie Stap 11

5. Converteer het resultaat naar grammen. Vermenigvuldig uw antwoord in mol door de molaire massa van die verbinding om de theoretische opbrengst in gram te vinden. Dit is een handiger eenheid om in de meeste experimenten te gebruiken.

Bijvoorbeeld de molaire massa van CO₂ is ongeveer 44 g / mol. (Carbon`s molaire massa is ~ 12 g / mol en zuurstof is ~ 16 g / mol, dus het totaal is 12 + 16 + 16 = 44.)

Vermenigvuldig 0.834 Moles Co₂ x 44 g / mol co₂ = ~ 36.7 gram. De theoretische opbrengst van het experiment is 36.7 gram co₂.

Deel 3 van 3:

Het berekenen van de procentrent

1. Begrijpper percentage opbrengst. De theoretische opbrengst die je hebt berekend, gaat ervan uit dat alles perfect ging. In een daadwerkelijk experiment gebeurt dit nooit: verontreinigingen en andere onvoorspelbare problemen betekenen dat sommige van uw reactanten niet zullen converteren naar het product. Dit is de reden waarom chemicisten 3 verschillende concepten gebruiken om te verwijzen naar opbrengst:

De theoretische opbrengst is de maximale hoeveelheid product die het experiment zou kunnen maken.
De werkelijke opbrengst is het werkelijke bedrag dat u hebt gemaakt, direct op een schaal gemeten.
Het percentage rendement = $EEN c t u een l Y ik e l d T h e O r e t ik c een l Y ik e l d * 100 Bewerker$ ${ frac {actualyield} {theoreticalyield}} * 100 %$ . Een percentage opbrengst van 50% betekent bijvoorbeeld dat u eindigde met 50% van het theoretische maximum.

Titel afbeelding Bereken procentoproep in chemie Stap 13

2. Noteer de werkelijke opbrengst van het experiment. Als je het experiment hebt uitgevoerd, verzamel je het gezuiverde product van je reactie en weeg het op een balans om zijn massa te berekenen. Als u aan een huiswerkprobleem of de aantekeningen van iemand anders werkt, moet de werkelijke opbrengst worden vermeld.

Laten we zeggen dat onze daadwerkelijke reactie 29 gram CO levert₂.

Titel afbeelding Bereken procentoproep in chemie Stap 14

3. Verdeel de werkelijke opbrengst door de theoretische opbrengst. Zorg ervoor dat u dezelfde eenheden gebruikt voor beide waarden (typisch gram). Uw antwoord is een eenheidloze verhouding.

De werkelijke opbrengst was 29 gram, terwijl de theoretische opbrengst 36 was.7 gram.

29 g 36.7 g = 0.79

${ frac {29g} {36.7g}} = 0.79$ .

Titel afbeelding Bereken procentoproep in chemie Stap 15

4. Vermenigvuldig met 100 om te converteren naar een percentage. Het antwoord is het procentoproep.

0.79 x 100 = 79, dus het percentage opbrengst van het experiment is 79%. U hebt 79% van de maximaal mogelijke hoeveelheid CO gemaakt₂.

Tips

Sommige studenten verwarren procent opbrengst (hoeveel u verkregen uit het totale mogelijke bedrag) met PERCENTE FOUT (Hoe ver een experimenteel resultaat is van het verwachte resultaat). De juiste percentage-opbrengstformule is

EEN c t u een l Y ik e l d T h e O r e t ik c een l Y ik e l d X 100

${ frac {actualyield} {theoreticalyield}} x100$ . Als u de 2 rendementen aftrackt, gebruikt u de procentfoutformule in plaats daarvan.

Als u wanst verschillende resultaten krijgt, controleert u uw eenheden. Als uw werkelijke opbrengst anders is dan uw theoretische opbrengst door een orde van grootte of meer, gebruikte u waarschijnlijk de verkeerde eenheden op een bepaald moment in uw berekeningen. Herhaal de berekeningen en blijf uw eenheden bij elke stap van de weg.

Als uw procentrending groter is dan 100% (en u weet zeker dat uw wiskunde goed is), hebben andere stoffen uw product verontreinigd. Zuiver het product (zoals door te drogen of te filteren) en wegen het opnieuw.

Video.

Door deze service te gebruiken, kan sommige informatie worden gedeeld met YouTube.

Deel in het sociale netwerk:

Hoe procentoproep in de chemie te berekenen

Stappen

Tips

Video.