Хімія. Профільний рівень. 11 клас. Григорович

§ 41. 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 характеризує відносний вихід продукту реакції від теоретично можливого — 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» та позначають m_практ.), до маси продукту реакції, яку мали отримати з наявних у реакторі реагентів («теоретична маса», m_теор.):

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

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

Зверніть увагу:

• обчислення за формулами (1)-(3) здійснюють із величинами (маса m_практ. i m_теор., об’єм V_практ. і V_теор., кількість речовини n_практ. і n_теор.), що стосуються лише продукту реакції, але в жодному разі не реагентів;

• для обчислень за рівняннями реакцій можна використовувати лише величини, що називають теоретичними (m_теор., V_теор. та n_теор.);

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

• для обчислень зручніше використовувати вихід продукту реакції в частках від одиниці, а не у відсотках, тому перед розв’язанням відсотки слід перевести в частки від одиниці.

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 С₂Н₂, що можна одержати розкладанням метану СН₄ 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.

Запитання та завдання

241. 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 %?

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

243. Під час виробництва амоній нітрату з амоніаку та нітратної кислоти відносний вихід продукту реакції становить 98 %. Обчисліть масу амоній нітрату, що можна добути, використовуючи розчин нітратної кислоти масою 1 т із масовою часткою кислоти 50 %.

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

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

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