Conseils utiles

Leçon 14

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En chimie, le rendement théorique est la quantité maximale de produit résultant d'une réaction chimique. En fait, la plupart des réactions ne sont pas idéales, c’est-à-dire que le rendement pratique du produit est toujours inférieur à la théorie. Pour calculer l'efficacité de la réaction, il est nécessaire de trouver le pourcentage de rendement du produit à l'aide de la formule suivante: rendement (%) = (rendement pratique / rendement théorique) x100. Si le pourcentage de rendement est de 90%, cela signifie que la réaction est efficace à 90% et que 10% des réactifs ont été perdus (ils n'ont pas réagi ou ne se sont pas combinés).

Tâches pour le rendement du produit de réaction

Exemple 1. Combien de grammes d'hydrogène faut-il connecter à 100,0 g de carbone dans la réaction benzène, C 6 H 6? Faire un calcul rendement du produit de réaction?

Pour commencer, nous allons composer l'équation complète pour la réaction de formation6H6 de C et H2:

Fait! Pour ceux qui ont oublié, je vous rappelle que les substances à gauche de l'équation chimique sont appelées réactifset sur le côté droit - les produits. Dans notre cas, les réactifs seront le carbone C et l’hydrogène H, et le benzène C6H6 est un produit de réaction. Déterminez le nombre de moles de carbone qui réagissent. Selon l'hypothèse du problème, 100 g de carbone sont impliqués dans la réaction et, d'après le tableau périodique, nous savons que la masse d'une mole de carbone est de 12,011 g / mol. Par conséquent, pour trouver le nombre de moles dans 100 g de carbone, vous devez:

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

Jetez un autre regard sur l'équation de réaction complète, en prêtant attention aux coefficients avant C et H2. Il est facile de voir que le nombre de moles d'hydrogène dans la réaction est deux fois moins élevé que le nombre de moles de carbone. Nous divisons donc 8.326 par 2 et nous obtenons 4.163 moles de H.2que nous devrons effectuer la réaction. Calculons maintenant la masse de 4.163 moles H2:

  • 4,163 mol × 2,016 g / mol = 8,393 g d'hydrogène

On trouve la masse molaire de benzène C6H6:

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

Il résulte de l’équation de la réaction que le nombre de moles de benzène est 6 fois inférieur à celui du carbone, soit 8,326 / 6 = 1,388 mole de C6H6. Par conséquent, la masse de benzène formée est égale à:

  • 1,388 mol × 78,11 g / mol = 108,4 g de benzène

Vous pouvez vérifier l'exactitude de nos calculs en ajoutant la masse résultante des réactifs: 100,0 g de carbone + 8,4 g d'hydrogène = 108,4 g de benzène. La loi de conservation de la masse est observée, nous avons donc calculé quantité de produit de réaction droit

Exemple 2. Pour obtenir du sulfure d'argent Ag2S. Le chimiste a donné 10,00 g d'argent et 1,00 g de soufre. Combien de grammes de Ag2S peut être obtenu pendant la réaction? Lequel des matériaux de départ restera en excès et en quelle quantité?

Nous composons l'équation complète de la réaction et nous inscrivons sous celle-ci les masses correspondantes des réactifs et du produit, en utilisant les masses molaires:

Ensuite, nous déterminons la quantité de S requise pour la réaction avec 10,00 g d’Ag. Pour ce faire, nous calculons d’abord combien de soufre réagira avec 1 g d’argent:

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

Calculons maintenant combien de S va réagir avec 10 g d’Ag:

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

Mais le chimiste ne nous a donné que 1,00 g de soufre, ce qui signifie que tout l'argent disponible ne réagira pas. Ensuite, essayons d’aborder la tâche de l’autre côté: nous pouvons dire que la quantité d’argent requise pour une réaction complète avec 1,00 g de soufre doit être égale à:

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

Comme la réaction avec 1 g de S ne nécessite que 6,73 g d’Ag2S sur 10 g disponibles, il restera alors 3,27 g Ag. Maintenant, vous pouvez répondre à la question, combien Ag2S est formé à la suite:

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

Vous avez probablement remarqué que le problème avait été résolu de manière non standard, comme dans l'exemple 1. Pour résoudre cet exemple, nous avons utilisé méthode du rapport pondéral. En l'utilisant, vous pouvez résoudre rapidement de tels problèmes, mais il est plus facile de vous perdre si vous n'êtes pas absolument sûr de vos actions.

Considérons maintenant la solution à ce problème par la méthode habituelle basée sur l’utilisation de taupes:

Tout d’abord, trouvez le nombre de moles d’Ag et de S disponibles:

  • 10,00 g / 107,9 g / mol = 0,0927 mole d'Ag contenu dans 10,00 g
  • 1,00 g / 32,06 g / mol = 0,0312 mol S contient 1,00 g

Bien! Puisque l'équation de la réaction indique que 2 moles d'Ag sont consommées par 1 mole de S, nous multiplions 0,0312 × 2 et obtenons 0,0624 mole d'Ag, et 0,0303 mole d'Ag restent inutilisés. Ainsi, 0,0312 mole de soufre devrait réagir avec 0,0624 mole d’argent pour former 0,0312 mole d’Ag.2S. Convertissez à nouveau ces taupes en grammes:

  • 0,0303 mole d'Ag × 107,9 g / mol = 3,27 g d'Ag en excès
  • 0,0312 moles d'Ag2S × 247,8 g / mol = 7,73 g Ag2 S est formé

La réponse est la même que dans la méthode des relations de poids. Méthode de la taupe laborieux, mais plus fiable. Je vous conseille d'utiliser la méthode mole jusqu'à ce que vous maîtrisiez bien les calculs chimiques.

J'espère de la leçon 14 "Le rendement du produit de réaction»Vous avez appris par vous-même combien simple calculer le rendement de la réaction. Si vous avez des questions, écrivez-les dans les commentaires.

Présentation de la leçon

Attention! L'aperçu de la diapositive est utilisé à des fins d'information uniquement et peut ne pas donner une idée de toutes les fonctionnalités de la présentation. Si vous êtes intéressé par ce travail, veuillez télécharger la version complète.

En enseignant aux élèves à résoudre des problèmes de conception en chimie, les enseignants sont confrontés à un certain nombre de problèmes.

  • résoudre un problème, les étudiants ne comprennent pas l’essence des tâches et le déroulement de leur solution,
  • ne pas analyser le contenu de la tâche,
  • ne pas déterminer la séquence d'actions
  • abuser du langage chimique, des opérations mathématiques et de la désignation de grandeurs physiques, etc.,

L'un des principaux objectifs que se fixe l'enseignant est de surmonter ces lacunes et de commencer à apprendre à résoudre des problèmes de calcul.

L’enseignant a pour tâche d’enseigner aux élèves à analyser les conditions des tâches en préparant un schéma logique pour résoudre un problème spécifique. L’élaboration d’un diagramme logique du problème évite beaucoup d’erreurs de la part des étudiants.

Objectifs de la leçon:

  • la formation de la capacité à analyser l'état du problème,
  • la formation de la capacité à déterminer le type de problème de calcul, la procédure pour le résoudre,
  • développement des capacités cognitives, intellectuelles et créatrices.

Objectifs de la leçon:

  • maîtriser les méthodes de résolution de problèmes chimiques en utilisant le concept de «fraction massique du rendement du produit de réaction issu de la théorie»,
  • développer des compétences pour résoudre des problèmes de conception,
  • faciliter l'assimilation du matériel lié aux processus de production,
  • stimuler l'étude approfondie de questions théoriques, intérêt pour la résolution de problèmes créatifs.

Nous déterminons la cause et l'essence de la situation, qui sont décrites dans les tâches «pour obtenir le produit de la théorie».

Dans les réactions chimiques réelles, la masse du produit est toujours inférieure à celle calculée. Pourquoi

  • De nombreuses réactions chimiques sont réversibles et n'atteignent pas la fin.
  • L'interaction de substances organiques produit souvent des sous-produits.
  • Dans les réactions hétérogènes, les substances se mélangent mal et certaines d'entre elles ne réagissent tout simplement pas.
  • Une partie des substances gazeuses peut s'échapper.
  • À la réception des précipitations, une partie de la substance peut rester en solution.

Conclusion:

  • la masse théorique est toujours plus pratique,
  • le volume théorique est toujours supérieur au volume pratique.

Le rendement théorique est de 100%, le rendement pratique est toujours inférieur à 100%.

La quantité de produit calculée par l'équation de réaction, rendement théorique, correspond à 100%.

La proportion du rendement du produit de réaction (- "etta")- il s'agit du rapport entre la masse de la substance obtenue et la masse qui aurait dû être obtenu conformément au calcul effectué selon l'équation de la réaction.

Trois types de tâches avec le concept de «rendement du produit»:

1. Les masses sont données matériau de départ et produit de réaction. Déterminez le rendement du produit.

2. Les masses sont données matériau de départ et sortir produit de réaction. Déterminez la masse du produit.

3. Les masses sont données produit et sortir produit. Déterminez la masse du matériau de départ.

Les tâches

1. Lors de la combustion du fer dans un récipient contenant 21,3 g de chlore, on a obtenu 24,3 g de chlorure de fer (III). Calculez le rendement du produit de réaction.

2. Plus de 16 g de soufre ont traversé de l'hydrogène tout en chauffant. Déterminer le volume (n °.) D’hydrogène sulfuré obtenu si le rendement du produit de la réaction est théoriquement possible à 85%.

3. Quelle quantité d'oxyde de carbone (II) a été utilisée pour réduire l'oxyde de fer (III) si 11,2 g de fer ont été obtenus avec 80% du rendement théoriquement possible.

Chaque tâche consiste en une combinaison de données (substances connues) - des conditions du problème («sortie», etc.) - et de la question (substances dont les paramètres doivent être trouvés). En outre, il dispose d'un système de dépendances qui connecte le désiré avec les données et les données entre eux.

Objectifs d'analyse:

1) identifier toutes les données

2) identifier la relation entre les données et les conditions,

3) identifier la relation entre les données et le recherché.

1. De quelles substances parle-t-on?

2. Quels changements ont eu lieu avec les substances?

3. Quelles quantités sont nommées dans l'énoncé du problème?

4. Quelles données - pratiques ou théoriques, sont nommées dans l'énoncé du problème?

5. Lesquelles des données peuvent être directement utilisées pour les calculs à l'aide d'équations de réaction et lesquelles doivent être converties à l'aide de la fraction massique de la sortie?

Algorithmes de résolution de problèmes de trois types:

Détermination du rendement du produit en% de théoriquement possible.

1. Ecrivez l’équation de la réaction chimique et arrangez les coefficients.

2. Dans les formules des substances, écrivez la quantité de substance en fonction des coefficients.

3. La masse presque obtenue est connue.

4. Déterminez la masse théorique.

5. Déterminez le rendement du produit de réaction (%), en rapportant la masse pratique à la masse théorique et en le multipliant par 100%.

6. Enregistrez la réponse.

Calcul de la masse du produit de réaction, si le rendement du produit est connu.

1. Ecrivez «donné» et «trouvez», notez l'équation, arrangez les coefficients.

2. Trouvez la quantité théorique de substance pour les matériaux de départ. n =

3. Trouver la quantité théorique de la substance du produit de la réaction, en fonction des coefficients.

4. Calculez la masse ou le volume théorique du produit de la réaction.

5. Calculez la masse ou le volume pratique du produit de la réaction (multipliez la masse théorique ou le volume théorique par la fraction de rendement).

Calcul de la masse du produit de départ si la masse du produit de réaction et le rendement en produit sont connus.

1. En fonction du volume ou de la masse connu, trouvez le volume ou la masse théorique (en utilisant la fraction de rendement du produit).

2. Trouvez la quantité théorique de substance pour le produit.

3. Trouvez la quantité théorique de substance pour la substance de départ, en fonction des coefficients.

4. En utilisant la quantité théorique de la substance, trouvez la masse ou le volume des matériaux de départ dans la réaction.

1. Pour l'oxydation de l'oxyde de soufre (IV), on a prélevé 112 litres d'oxygène et obtenu 760 g d'oxyde de soufre (VI). Quel est le rendement du produit en pourcentage de théoriquement possible?

2. L'interaction de l'azote et de l'hydrogène a donné 95 g d'ammoniac NH3 avec un rendement de 35%. Quels volumes d'azote et d'hydrogène ont été prélevés pour la réaction?

3. 64,8 g d'oxyde de zinc ont été réduits par l'excès de carbone. Déterminer la masse de métal formée si le rendement du produit de réaction est de 65%.

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