Dicas úteis

Lição 14

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Em química, o rendimento teórico é a quantidade máxima de produto que resulta de uma reação química. De fato, a maioria das reações não é ideal, ou seja, o rendimento prático do produto é sempre menor que o teórico. Para calcular a eficiência da reação, é necessário encontrar a porcentagem de rendimento do produto pela fórmula: rendimento (%) = (rendimento prático / rendimento teórico) x100. Se a porcentagem de rendimento for 90%, isso significa que a reação é 90% eficaz e 10% dos reagentes foram desperdiçados (eles não reagiram ou não combinaram).

Tarefas para o rendimento do produto da reação

Exemplo 1. Quantos gramas de hidrogênio são necessários para se conectar com 100,0 g de carbono na reação benzeno, C 6 H 6? Faça um cálculo rendimento do produto da reação?

Para começar, comporemos a equação completa para a reação de formação6H6 de C e H2:

Feito! Para aqueles que esqueceram, lembro que as substâncias no lado esquerdo da equação química são chamadas reagentese no lado direito - produtos. No nosso caso, os reagentes serão carbono C e hidrogênio H e benzeno C6H6 é um produto de reação. Determine o número de mols de carbono que reagem. Pela suposição do problema, 100 g de carbono estão envolvidos na reação e, a partir da tabela periódica, sabemos que a massa de uma mole de carbono é 12.011 g / mol. Portanto, para encontrar o número de moles em 100 g de carbono, você deve:

  • 100,0 g de carbono / 12,011 g / mol = 8,326 moles de carbono

Dê uma olhada na equação da reação completa, prestando atenção aos coeficientes antes de C e H2. É fácil ver que o número de mols de hidrogênio na reação é metade do número de moles de carbono. Portanto, dividimos 8,326 por 2 e obtemos 4,163 moles de H2que precisaremos realizar a reação. Agora calcule a massa de 4,163 moles de H2:

  • 4.163 mol × 2,016 g / mol = 8,393 g de hidrogênio

Encontramos a massa molar do benzeno C6H6:

  • (6 × 12,011 g / mol) + (6 × 1,008 g / mol) = 78,11 g / mol

A partir da equação da reação, segue-se que o número de mols de benzeno é 6 vezes menor que o de carbono, ou seja, 8,326 / 6 = 1,388 moles de C6H6. Portanto, a massa de benzeno formada é igual a:

  • 1.388 mol × 78,11 g / mol = 108,4 g de benzeno

Você pode verificar a exatidão de nossos cálculos adicionando a massa resultante dos reagentes: 100,0 g de carbono + 8,4 g de hidrogênio = 108,4 g de benzeno. A lei de conservação de massa é observada, então calculamos quantidade de produto da reação certo.

Exemplo 2. Para obter sulfeto de prata Ag2S, químico deu 10,00 g de prata e 1,00 g de enxofre. Quantos gramas de Ag2S pode ser obtido durante a reação? Qual dos materiais de partida permanecerá em excesso e em que quantidade?

Compomos a equação de reação completa e, por baixo dela, escrevemos as massas correspondentes dos reagentes e do produto, usando as massas molares:

A seguir, determinamos a quantidade necessária de S para a reação com 10,00 g de Ag. Para fazer isso, primeiro calculamos a quantidade de enxofre que reagirá com 1 g de prata:

  • 32,06 g S / 215,7 g Ag = 0,1486 g S

Agora calculamos quanto S reagirá com 10 g de Ag:

  • 0,1486 g S × 10,00 g Ag = 1,486 g S

Mas o químico nos deu apenas 1,00 g de enxofre, o que significa que nem toda prata disponível reagirá. Então, vamos tentar abordar a tarefa do outro lado: podemos dizer que a quantidade de prata necessária para uma reação completa com 1,00 g de enxofre deve ser igual a:

  • (215,7 g Ag / 32,06 g S) × 1,00 g S = 6,73 g Ag

Como a reação com 1 g de S requer apenas 6,73 g de Ag2S de 10 g disponível, 3,27 g de Ag permanecerão por reagir. Agora você pode responder à pergunta, quanto Ag2S é formado como resultado:

  • (247,8 g Ag2S / 32,06 g S) × 1,00 g S = 7,73 g Ag2S

Você provavelmente notou que o problema foi resolvido de maneira não padrão, como no exemplo 1. Para resolver esse exemplo, usamos método da relação de peso. Ao usá-lo, você pode resolver rapidamente esses problemas, mas é mais fácil ficar confuso se não tiver certeza absoluta de suas ações.

Agora considere a solução para esse problema pelo método usual com base no uso de toupeiras:

Primeiro, encontre o número de mols de Ag e S disponíveis:

  • 10,00 g / 107,9 g / mol = 0,0927 moles de Ag contidos em 10,00 g
  • 1,00 g / 32,06 g / mol = 0,0312 mol S contém 1,00 g

Bom! Como a equação da reação afirma que 2 moles de Ag são consumidos por 1 mole de S, multiplicamos 0,0312 × 2 e obtemos 0,0624 moles de Ag e 0,0303 moles de Ag permanecerão sem uso. Assim, 0,0312 moles de enxofre devem reagir com 0,0624 moles de prata para formar 0,0312 moles de Ag2S. Converta essas toupeiras novamente em gramas:

  • 0,0303 moles de Ag × 107,9 g / mol = 3,27 g de Ag em excesso
  • 0,0312 moles de Ag2S × 247,8 g / mol = 7,73 g Ag2 S é formado

A resposta é a mesma que no método das relações de peso. Método molar trabalhoso, mas mais confiável. Aconselho que você use o método toupeira até dominar completamente os cálculos químicos.

Espero da lição 14 "O rendimento do produto da reação»Você aprendeu por si mesmo como é simples calcular o rendimento da reação. Se você tiver alguma dúvida, escreva-a nos comentários.

Apresentação da lição

Atenção! A visualização do slide é usada apenas para fins informativos e pode não dar uma idéia de todos os recursos da apresentação. Se você está interessado neste trabalho, faça o download da versão completa.

Ao ensinar os alunos a resolver problemas de design em química, os professores enfrentam vários problemas

  • resolvendo um problema, os alunos não entendem a essência das tarefas e o curso de sua solução,
  • não analise o conteúdo da tarefa,
  • não determine a sequência de ações
  • mau uso da linguagem química, operações matemáticas e designação de quantidades físicas etc.,

Superar essas deficiências é um dos principais objetivos que o professor estabelece, começando a aprender a resolver problemas computacionais.

A tarefa do professor é ensinar os alunos a analisar as condições das tarefas através da preparação de um esquema lógico para resolver um problema específico. A elaboração de um diagrama lógico do problema evita muitos erros que os alunos cometem.

Objetivos da lição:

  • a formação da capacidade de analisar a condição do problema,
  • a formação da capacidade de determinar o tipo de problema de cálculo, o procedimento para resolvê-lo,
  • desenvolvimento de habilidades cognitivas, intelectuais e criativas.

Objetivos da lição:

  • dominar os métodos para resolver problemas químicos usando o conceito de "fração mássica do rendimento do produto da reação a partir da teoria",
  • desenvolver habilidades para resolver problemas de design,
  • facilitar a assimilação de material relacionado aos processos de produção;
  • estimular o estudo aprofundado de questões teóricas, interesse em resolver problemas criativos.

Determinamos a causa e a essência da situação, descritas nas tarefas “produzir o produto a partir do teórico”.

Em reações químicas reais, a massa do produto é sempre menor que o calculado. Porque

  • Muitas reações químicas são reversíveis e não chegam ao fim.
  • A interação de substâncias orgânicas geralmente produz subprodutos.
  • Em reações heterogêneas, as substâncias se misturam mal e algumas simplesmente não reagem.
  • Parte das substâncias gasosas pode escapar.
  • Após o recebimento da precipitação, parte da substância pode permanecer em solução.

Conclusão:

  • massa teórica é sempre mais prática,
  • o volume teórico é sempre maior que o volume prático.

O rendimento teórico é de 100%, o rendimento prático é sempre menor que 100%.

A quantidade de produto calculada pela equação da reação, rendimento teórico, corresponde a 100%.

A proporção do rendimento do produto da reação (- "etta")- é a razão entre a massa da substância obtida e a massa, que deveria ter sido obtida de acordo com o cálculo de acordo com a equação da reação.

Três tipos de tarefas com o conceito de "rendimento do produto":

1. As massas são dadas material de partida e produto de reação. Determine o rendimento do produto.

2. As massas são dadas material de partida e sair produto de reação. Determine a massa do produto.

3. As massas são dadas produto e sair produto. Determine a massa do material de partida.

Tarefas

1. Ao queimar ferro em um recipiente contendo 21,3 g de cloro, foram obtidos 24,3 g de cloreto de ferro (III). Calcular o rendimento do produto da reação.

2. Mais de 16 g de enxofre, o hidrogênio foi passado durante o aquecimento. Determine o volume (n °) de sulfeto de hidrogênio obtido se o rendimento do produto da reação for 85% do teoricamente possível.

3. Quanto óxido de carbono (II) foi tomado para reduzir o óxido de ferro (III) se 11,2 g de ferro foram obtidos em 80% do rendimento teoricamente possível.

Cada tarefa consiste em uma combinação de dados (substâncias conhecidas) - as condições do problema ("saída", etc.) - e a pergunta (substâncias cujos parâmetros devem ser encontrados). Além disso, possui um sistema de dependências que conectam o desejado com os dados e dados entre si.

Objetivos da análise:

1) identificar todos os dados

2) identificar a relação entre dados e condições,

3) identificar a relação entre os dados e os buscados.

1. De que substâncias estamos falando?

2. Que mudanças ocorreram com as substâncias?

3. Quais quantidades são nomeadas na declaração do problema?

4. Quais dados - práticos ou teóricos, são mencionados na declaração do problema?

5. Quais dos dados podem ser usados ​​diretamente para cálculos por equações de reação e quais precisam ser convertidos usando a fração de massa da saída?

Algoritmos para resolver problemas de três tipos:

Determinação do rendimento do produto em% do teoricamente possível.

1. Escreva a equação da reação química e organize os coeficientes.

2. Sob as fórmulas das substâncias, escreva a quantidade da substância de acordo com os coeficientes.

3. Massa quase obtida é conhecida.

4. Determine a massa teórica.

5. Determine o rendimento do produto da reação (%), relacionando a massa prática com a massa teórica e multiplicando por 100%.

6. Registre a resposta.

Cálculo da massa do produto da reação, se o rendimento do produto for conhecido.

1. Escreva “dado” e “encontre”, escreva a equação, organize os coeficientes.

2. Encontre a quantidade teórica de substância para os materiais de partida. n =

3. Encontre a quantidade teórica da substância do produto da reação, de acordo com os coeficientes.

4. Calcule a massa ou o volume teórico do produto da reação.

5. Calcule a massa prática ou o volume do produto da reação (multiplique a massa teórica ou o volume teórico pela fração de rendimento).

Cálculo da massa do material de partida, se a massa do produto da reação e o rendimento do produto são conhecidos.

1. De acordo com o volume prático conhecido ou massa, encontre o volume ou massa teórica (usando a fração de rendimento do produto).

2. Encontre a quantidade teórica de substância para o produto.

3. Encontre a quantidade teórica de substância para a substância inicial, de acordo com os coeficientes.

4. Usando a quantidade teórica da substância, encontre a massa ou o volume dos materiais de partida na reação.

1. Para a oxidação do óxido de enxofre (IV), foram tomados 112 L (nº) de oxigênio e foram obtidos 760 g de óxido de enxofre (VI). Qual é o rendimento do produto como uma porcentagem teoricamente possível?

2. A interação de nitrogênio e hidrogênio deu 95 g de amônia NH3 com um rendimento de 35%. Quais volumes de nitrogênio e hidrogênio foram tomados para a reação?

3. 64,8 g de óxido de zinco foram reduzidos pelo excesso de carbono. Determine a massa de metal formado se o rendimento do produto da reação for 65%.

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