Підручник з Хімії (рівень стандарту). 11 клас. Григорович - Нова програма

§ 12. Розв'язання задач з урахуванням відносного виходу продукту реакції

Пригадайте: формули для обчислення кількості речовини.

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 — η (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 mпракт), до маси продукту реакції, яку мали отримати з наявних у реакторі реагентів («теоретична маса», mтеор.):

Відносний вихід продукту реакції можна виражати у відсотках, для цього результат ділення необхідно помножити на 100 %:

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

Зверніть увагу:

• обчислення за формулами (1)—(3) здійснюють із величинами (маса mпракт. і mтеор., об'єм Vпракт. і Vтеор., кількість речовини nпракт. і nтеор.), що стосуються лише продукту реакції, але в жодному разі не реагентів;

• для обчислень за рівняннями хімічних реакцій можна використовувати лише величини, що називають теоретичними (mтеор., Vтеор. і nтеор.);

• в умовах задач «практичні» величини (mпракт., Vпракт. і nтеор.) 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).

Задача 1. Обчисліть відносний вихід сульфур(VІ) оксиду, якщо із сульфур(ІV) оксиду об'ємом 123,2 л (н. у.) одержано сульфур(VІ) оксид масою 392 г.

Задача 2. Обчисліть об'єм етину C2H2, що можна одержати розкладанням метану CH4 об'ємом 250 л, якщо відносний вихід продукту реакції становить 75 %.

Задача 3. Обчисліть масу етанолу, що необхідно піддати дегідратації для одержання етену об'ємом 56 л (н. у.), якщо відносний вихід продукту реакції становить 80 %.

Ключова ідея

Відносний вихід продукту реакції — своєрідний хімічний аналог коефіцієнта корисної дії (ККД), що вивчають на уроках фізики.

Контрольні запитання

166. Що розуміють під відносним виходом продукту реакції? Чому на промислових підприємствах ця величина не досягає 100 %? Чому навіть у лабораторних умовах часто відносний вихід продукту реакції менший за 100 %?

167. Чому відносний вихід продукту реакції можна обчислювати не лише відношенням мас, а також і об'ємів та кількості речовини?

Комплексні завдання

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

169. Під час взаємодії сульфур(IV) оксиду об'ємом 40,32 л (н. у.) із киснем було одержано сульфур(VI) оксид масою 100,8 г. Обчисліть відносний вихід продукту реакції.

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

171. 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.

172. Під час каталітичного окиснення етанолу масою 6,9 г було одержано оцтову кислоту масою 5,4 г. Обчисліть відносний вихід продукту реакції.

173. Під час пропускання етанолу масою 92 г над нагрітим алюміній оксидом одержали етен об'ємом 42,56 л (н. у.). Обчисліть відносний вихід продукту реакції.

174. Обчисліть об'єм етену (н. у.), який можна добути з етанолу масою 13,8 г, якщо відносний вихід продукту реакції становить 80 %.

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

176. Обчисліть об'єм чадного газу (н. у.), що утвориться під час пропускання вуглекислого газу об'ємом 112 л (н. у.) крізь розпечений кокс, якщо відносний вихід продукту реакції становить 85 %.

177. Обчисліть об'єм етану (н. у.), необхідного для добування етену об'ємом 89,6 л, якщо відносний вихід продукту реакції становить 80 %.

178. Обчисліть об'єм метану (н. у.), який необхідно піддати піролізу для добування сажі масою 126 кг, якщо відносний вихід продукту реакції становить 75 %.

179. Обчисліть об'єм водню (н. у.), необхідний для добування 425 кг амоніаку, якщо відносний вихід продукту реакції становить 40 %.