11 кл. Хімія. Задачі для самостійного розв'язання "Відносний вихід продукту реакції"

1. Відносний вихід продукту реакції

Під час хімічних процесів на великих хімічних підприємствах трапляються втрати цільового продукту. Часто це пов’язано з тим, що певну хімічну взаємодію неможливо здійснити до кінця. Отже, продукту реакції реально отримують менше, ніж мали отримати за розрахунками за масами реагентів, які помістили в реактор. Ці втрати характеризують відносний вихід продукту реакції — ɳ (грецька буква «ета»), який часто називають просто «вихід продукту». Відносний вихід продукту реакції обчислюють як відношення маси продукту реакції, яку реально отримано (її частіше називають «практична маса» і позначають m_практ), до маси продукту реакції, яку мали отримати з наявних у реакторі реагентів («теоретична маса», m_теор):

Для обчислення відносного виходу замість маси продукту реакції також можна використовувати об’єм або кількість речовини:

Практичний вихід — це кількість речовини, маса або об’єм продукту реакції, одержаних практично.

Теоретичний вихід — це кількість речовини, маса або об’єм продукту реакції, обчислених за рівнянням реакції.

Відносний вихід продукту реакції (ɳ) — це відношення маси, об’єму, кількості речовини продукту реакції, одержаного практично, до його маси, об’єму, кількості речовини, обчислених за рівнянням реакції.

Зверніть увагу:

• обчислення за формулами здійснюють із величинами (маса m_практ  і m_теор, об’єм V_npaкт   і  V_тeop., кількість речовини n_практ i n_теор), що стосуються лише продукту реакції, але в жодному разі не реагентів;

• для обчислень за рівняннями хімічних реакцій можна використовувати лише величини, що називають теоретичними (n_теор , m_теор і V_тeop)

• в умовах задач «практичні» величини (n_практ ,  m_практ і V_npaкт) легко відрізнити: про них пишуть так, нібито речовину необхідно реально одержати (або вже одержано) «на руки», тобто реально запакувати й відправити на склад;

• для обчислень зручніше використовувати відносний вихід продукту реакції в частках від одиниці, а не у відсотках, тому перед розв’язанням відсотки слід перевести в частки від одиниці (як і у випадку з масовою часткою розчиненої речовини).

2. Багатостадійні процеси

Чимало технологічних процесів є багатостадійними. Так, виробництво сульфатної кислоти складається з трьох стадій. Якщо сировиною є пірит FeS₂, то відбуваються такі реакції:

На кожній стадії одна сульфуровмісна сполука перетворюється на іншу. Перехід атомів Сульфуру від піриту до сульфатної кислоти можна проілюструвати так (враховуємо відповідні кількості речовини цього елемента):

Якщо потрібно розрахувати відносний вихід кислоти, знаючи вихідну масу піриту, то теоретичну (максимально можливу) кількість кислоти обчислюють за одну математичну дію, використавши стехіометричну схему

 замість послідовного проведення розрахунків за трьома рівняннями реакцій.

3. Алгоритми обчислень

Алгоритм обчислення відносного виходу продукту реакції, якщо відомі його практичний вихід та кількість речовини (маса, об’єм) реагенту

Алгоритм обчислення практичного виходу продукту реакції, якщо відомі його відносний вихід та кількість речовини (маса, об’єм) реагенту

Алгоритм обчислення кількості (маси, об’єму) реагенту, якщо відомі кількість (маса, об’єм) продукту реакції та його відносний вихід.

Задачі для самостійного розв'язання

1. Під час взаємодії азоту об'ємом 56 л (н. у.) із воднем було одержано амоніак масою 72,25 г. Обчисліть відносний вихід продукту реакції.

2. Під час взаємодії сульфур(І\/) оксиду об'ємом 40,32 л (н. у.) із киснем було одержано сульфур(УІ) оксид масою 100,8 г. Обчисліть відносний вихід продукту реакції.

3. Під час термічного розкладання метану об'ємом 78,4 л (н. у.) було одержано етин масою 36,4 г. Обчисліть відносний вихід продукту реакції.

4. Під час взаємодії амоніаку об'ємом 10,64 л (н. у.) із киснем за наявності каталізатора було одержано нітроген(ІІ) оксид масою 12,825 г. Обчисліть відносний вихід продукту реакції.

5.  Обчисліть масу кальцій оксиду, що добули прожарюванням вапняку масою 400 кг, якщо відносний вихід продукту реакції становить 92 %.

6. . Із 400 г кальцій броміду за реакцією з достатньою кількістю хлору добуто 280 г брому. Обчисліть відносний вихід брому.