Как решать задачи на выход продукта реакции

Формула выхода

Процентный выход равен η = mпракт/mтеор × 100%. Практическую массу сообщает условие, теоретическую рассчитывают при полном превращении реагента.

Обратные формулы: mпракт = ηmтеор/100% и mтеор = mпракт × 100%/η. Сравнивать нужно одинаковые величины одного продукта.

Результат выше 100% указывает на примеси, влагу, ошибку измерения или неверный стехиометрический расчёт.

Порядок расчёта

Составьте и уравняйте реакцию. Переведите количество исходного вещества в моли и найдите теоретические моли продукта по коэффициентам.

Переведите теоретическое количество в нужную массу или объём. После этого примените процент выхода.

• уравнять реакцию
• найти молярные массы
• получить моли реагента
• учесть коэффициенты
• рассчитать теоретический продукт
• применить выход

Пример 1: найти выход

Из 100 г CaCO₃ получили 20,16 л CO₂ при молярном объёме 22,4 л/моль. Реакция: CaCO₃ → CaO + CO₂.

M(CaCO₃) = 100 г/моль, поэтому исходное количество равно 1 моль. Теоретически образуется 1 моль CO₂, то есть 22,4 л.

Выход η = 20,16/22,4 × 100% = 90%. Практический объём на 10% меньше теоретического, что подтверждает ответ.

Пример 2: практическая масса

Из 5,4 г Al получают Al₂O₃ с выходом 80%. Уравнение: 4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃.

Количество Al равно 5,4/27 = 0,2 моль. По коэффициентам получаем 0,1 моль Al₂O₃. При M(Al₂O₃) = 102 г/моль теоретическая масса равна 10,2 г.

Практическая масса равна 10,2 × 0,80 = 8,16 г. Обратная проверка 8,16/10,2 × 100% возвращает 80%.

Ограничивающий реагент и примеси

При двух реагентах сравните доступное число стехиометрических порций. Теоретический продукт определяет вещество, которое закончится первым.

Для технического образца сначала найдите массу чистого реагента: mчист = mобразца × ωчистого. Эту массу используют в расчёте по реакции.

Выход применяют к теоретическому продукту один раз. Повторное уменьшение исходного реагента тем же процентом занижает ответ.

Ошибки и чек-лист

В формуле выхода практическая величина стоит в числителе. Перестановка дроби даёт завышенный процент.

Коэффициенты задают отношения молей, а не граммов. Переход между массами требует молярных масс.

При поиске массы замените 75% на 0,75. При поиске самого процента умножьте отношение на 100%.

Сверьте обозначения с вопросом задачи: выход относится к продукту реакции, а не к массе исходного образца или оставшегося реагента.

• реакция уравнена
• ограничивающий реагент найден
• примеси учтены
• теоретическая масса рассчитана по молям
• процент применён один раз
• обратная проверка выполнена