Расчёты массовой или объёмной доли выхода продукта реакции от теоретически возможного (ЕГЭ-ОГЭ)

Множество химических реакций являются обратимыми процессами. Исходные реагенты полностью не превращаются в конечные продукты. При проведении необратимых реакций обычно теряется часть вещества. Масса продукта, получаемого на практике, оказывается меньше теоретически рассчитанной.

В связи с этим в вычислениях используют отношение фактического количества образующегося вещества к теоретически определённому. Такое отношение называется выходом продукта реакции от теоретически возможного, рассчитанного по соответствующему химическому уравнению^[1].

η = (m(практ)/m(теор.)) ·100%  здесь η — массовая доля выхода от теоретически возможного,

φ = (V(практ)/V(теор.)) ·100%  здесь φ — объёмная доля выхода от теоретически возможного^[2][3].

Какой процент составляет от теоретически возможного масса 56,4 грамма Cu(II), полученной восстановлением H₂ из 96 грамм оксида меди(II)?

Решение

• Сначала выпишем уравнение реакции:

CuO + H₂ = Cu + Н₂О (1 моль CuO реагирует с 1 молью H₂, образуя 1 моль Cu)

• Рассчитаем число молей CuO:

M(CuO) = 80 г/моль; n(CuO) = 96 / 80 = 1,2 моль.

• По стехиометрии n(Cu) = n(CuO) = 1,2 моль, значит теоретическая масса меди:

m(Cu) = 1,2 · 64 = 76,8 г (M(Cu) = 64 г/моль).

• Определим массовый выход меди:

η = 56,4 / 76,8 = 0,73 ≈ 73 %.

Ответ: 73 % от теоретически возможного.

Вычисление массовой или объёмной доли выхода продукта реакции от теоретически возможного важно для оценки эффективности химического процесса. Основная цель таких расчётов — соотнести фактический выход вещества с теоретическим. Это позволяет определить степень использования сырья в процессе. На основе полученных данных можно сделать выводы и принять меры для повышения выхода целевого продукта.