Question

如何计算化学反应的理论产量？

Answer 1

在进行化学反应之前，了解给定数量的反应物会产生多少产品是有帮助的。这被称为理论产量。这是计算化学反应的理论产率时使用的策略。可以应用相同的策略来确定生产所需产品量所需 的每种试剂的量。

理论产量样本计算

10克氢气在过量氧气存在下燃烧产生水。产生多少水？

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How to Calculate Velocity

氢气与氧气结合生成水 的反应是：

H 2 (g) + O 2 (g) → H 2 O(l)

第 1 步：确保您的化学方程式是平衡方程式。

上面的等式是不平衡的。平衡后，方程变为：

2 H 2 (g) + O 2 (g) → 2 H 2 O(l)

步骤 2：确定反应物和产物之间的摩尔比。

这个值是反应物和产物之间的桥梁。

摩尔比是反应中一种化合物的量与另一种化合物的量之间的化学计量比 。对于该反应，每使用两摩尔氢气，就会产生两摩尔水。H 2与H 2 O的摩尔比为1mol H 2 /1mol H 2 O。

第三步：计算反应的理论产率。

现在有足够的信息来确定理论产量。使用策略：

使用反应物的摩尔质量将反应物克数转换为反应物摩尔数

使用反应物和产物的摩尔比将反应物摩尔数转化为产物摩尔数

使用产品的摩尔质量将摩尔产品转换为产品克数。

以等式形式：

克产品 = 克反应物 x (1 mol 反应物/摩尔质量的反应物) x (摩尔比产品/反应物) x (摩尔质量的产品/1 mol 产品)

我们反应的理论产率使用以下公式计算：

H 2气体的摩尔质量= 2克

H 2 O的摩尔质量= 18 克

克 H 2 O = 克 H 2 x (1 mol H 2 /2 克 H 2 ) x (1 mol H 2 O/1 mol H 2 ) x (18 克 H 2 O/1 mol H 2 O)

我们有 10 克 H 2气体，所以：

克 H 2 O = 10 g H 2 x (1 mol H 2 /2 g H 2 ) x (1 mol H 2 O/1 mol H 2 ) x (18 g H 2 O/1 mol H 2 O)

除克 H 2 O 以外的所有单位都取消，留下：

克 H 2 O = (10 x 1/2 x 1 x 18) 克 H 2 O

克 H 2 O = 90 克 H 2 O

理论上，10 克氢气和过量氧气会产生 90 克水。

计算制造一定数量产品所需的反应物

可以稍微修改此策略以计算生产一定数量的产品所需的反应物数量。让我们稍微改变一下我们的例子：生产 90 克水需要多少克氢气和氧气？

我们知道第一个示例 所需的氢气量，但要进行计算：

克反应物=克产品x（1摩尔产品/摩尔质量产品）x（摩尔比反应物/产品）x（克反应物/摩尔质量反应物）

对于氢气：

克 H 2 = 90 克 H 2 O x (1 mol H 2 O/18 g) x (1 mol H 2 /1 mol H 2 O) x (2 g H 2 /1 mol H 2 )

克 H 2 = (90 x 1/18 x 1 x 2) 克 H 2克 H 2 = 10 克 H 2

这与第一个例子一致。为了确定所需的氧气量，需要氧气与水的摩尔比。每使用一摩尔氧气，就会产生 2 摩尔水。氧气与水的摩尔比为1 mol O 2 /2 mol H 2 O。

克 O 2 的方程变为：

克 O 2 = 90 克 H 2 O x (1 mol H 2 O/18 g) x (1 mol O 2 /2 mol H 2 O) x (32 g O 2 /1 mol H 2 )

克 O 2 = (90 x 1/18 x 1/2 x 32) 克 O 2

克 O 2 = 80 克 O 2

要生产 90 克水，需要 10 克氢气和 80 克氧气。

只要您有平衡方程来找到桥接反应物和产物所需的摩尔比， 理论产率计算就很简单。

理论收益率快速回顾

平衡你的方程式。

求反应物和产物的摩尔比。

使用以下策略计算：将克转换为摩尔，使用摩尔比连接产物和反应物，然后将摩尔转换回克。换句话说，使用摩尔然后将它们转换为克。不要使用克并假设你会得到正确的答案。

有关更多示例，请检查理论收率工作问题和水溶液化学反应示例问题。

来源

Petrucci, RH, Harwood, WS 和 Herring, FG (2002)普通化学，第 8 版。普伦蒂斯霍尔。国际标准书号 0130143294。

沃格尔，人工智能；塔切尔，AR；弗尼斯，BS；汉纳福德，AJ；Smith, PWG (1996) Vogel 的实用有机化学教科书（第 5 版）。皮尔逊。国际标准书号 978-0582462366。

Whitten, KW, Gailey, KD 和 Davis, RE (1992)普通化学，第 4 版。桑德斯学院出版社。国际标准书号 0030723736。