Cálculo del rendimiento de la reacción y del rendimiento porcentual de un reactivo limitante

Rendimiento teórico y real

Cuando hago galletas con chispas de chocolate, la receta dice que haré 24 galletas. Desafortunadamente para aquellos a quienes les gustan las galletas horneadas, tiendo a comer mucha masa, así que lo que realmente termino es más cerca de 20 galletas. Las 24 galletas es el rendimiento teórico: esto es lo que debería hacer la receta en un mundo perfecto. Las 20 cookies es mi rendimiento real: la cantidad real de cookies que obtengo.

En otras lecciones, puede aprender a realizar cálculos de estequiometría, determinar el reactivo limitante y calcular la cantidad de producto que se produce en las reacciones. Los cálculos que aprende allí para la cantidad de producto elaborado le dan el rendimiento teórico , también conocido como rendimiento de reacción ideal. Esto significa que es la cantidad máxima de producto que se puede preparar a partir de la cantidad de reactivos con los que comenzó. Pero el mundo real no es perfecto. No es teórico. En realidad, nunca obtiene el rendimiento teórico. En cambio, obtienes el rendimiento real. Esta es la cantidad que realmente mediría al final de una reacción química en el laboratorio. El rendimiento real es la cantidad medida de un producto de una reacción.

Porcentaje de rendimiento

La ecuación para calcular el porcentaje de rendimiento de reacciones químicas.

En el laboratorio, los científicos varían la forma en que reaccionan para poder maximizar el rendimiento que obtienen. Han hecho los cálculos y conocen el rendimiento teórico que deberían haber obtenido. También saben cuánto obtuvieron realmente cuando lo midieron. Comparan el rendimiento real con el rendimiento teórico para obtener su porcentaje de rendimiento. Su objetivo es obtener un rendimiento porcentual tan cercano al 100% como sea posible, por lo que este es un cálculo importante para ellos.

La ecuación para el porcentaje de rendimiento es el porcentaje de rendimiento = rendimiento real / rendimiento teórico x 100% .

Permítanme mostrarles cómo funciona esto con una reacción química real.

Ejemplo uno

Si 100 g de CO reaccionan con un exceso de H 2 para formar 75 g de CH 3 OH, ¿cuál es el porcentaje de rendimiento de la reacción?

La ecuación balanceada es CO + 2 H 2 = CH 3 OH.

Primero, determine el rendimiento teórico. Tienes la masa del reactivo CO, por lo que debes cambiarla a moles de CO. Usa la relación molar y luego determina la cantidad teórica de CH 3 OH que se producirá.

Masa de CO (use el equivalente de masa molar aquí) = moles CO (use la relación molar aquí para cambiar moles a moles) = moles de CH 3 OH (use el equivalente de masa molar aquí) = masa CH 3 OH = porcentaje de rendimiento.

100 g CO x 1 mol CO / 28 g CO = 3,6 moles CO

3,6 moles de CO x 1 mol de CH 3 OH / 1 mol de CO = 3,6 moles de CH 3 OH

3,6 moles de CH 3 OH x 32 g de CH 3 OH / 1 mol de CH 3 OH = 115,2 g de CH 3 OH. Este es el rendimiento teórico.

Rendimiento porcentual = rendimiento real / rendimiento teórico x 100%

Rendimiento porcentual = 75 g CH 3 OH / 115,2 g CH 3 OH x 100% = 65%

El porcentaje de rendimiento, por ejemplo uno, se determina resolviendo esta ecuación.

Entonces, el porcentaje de rendimiento de esta reacción es del 65%. Esperaban obtener 115,2 g de producto, pero solo 75 g.

Ejemplo dos

100 g de ácido clorhídrico (HCl) reaccionan con un exceso de zinc (Zn) para formar cloruro de zinc e hidrógeno. El químico mide su rendimiento real en 84 g. ¿Cuál fue su porcentaje de rendimiento?

La ecuación balanceada es Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 .

Masa de HCl (use el equivalente de masa molar aquí) = moles de HCl (use la relación molar aquí para cambiar moles a moles) = moles de ZnCl 2 (use el equivalente de masa molar aquí) = masa ZnCl 2 = porcentaje de rendimiento.

100 g de HCl x 1 mol de HCl / 36,5 g de HCl = 2,7 moles de HCl

2,7 moles de HCl x 1 mol ZnCl 2 /2 moles de HCl = 1,4 moles ZnCl 2

1,4 moles de ZnCl 2 x 136,4 g / 1 mol de ZnCl 2 = 191 g de ZnCl 2

Rendimiento porcentual = rendimiento real / rendimiento teórico x 100%

Rendimiento porcentual = 84g / 191 gx 100%

Rendimiento porcentual = 44%

Ejemplo tres

50 g de estaño reaccionan con el exceso de fluoruro de hidrógeno para producir fluoruro de estaño e hidrógeno. El rendimiento real fue de 45 g de SnF 2 , fluoruro de estaño.

La respuesta correcta es 72%.

Las matemáticas son las siguientes:

La ecuación balanceada es Sn + 2HF = SnF 2 + H 2 .

50 g de Sn x 1 mol de Sn / 118,7 g de Sn = 0,42 moles de Sn

0,4 moles Sn x 1 mol SnF 2 /1 mol SN = 0,4 moles SNF 2

0,4 moles de SnF 2 x 156,7 g de SnF2 / 1 mol de SnF2 = 62,7 g de SnF 2

Los pasos para calcular el rendimiento teórico en el ejemplo tres

Rendimiento porcentual = 45 g / 62,7 gx 100% = 72%

Resumen de la lección

En un mundo perfecto, una reacción química usaría todos los reactivos disponibles y produciría el 100% del producto que debería. Esta cantidad máxima de un producto que se puede producir a partir de una cantidad dada de reactivo es el rendimiento teórico. La cantidad medida de producto que se obtiene a partir de una determinada cantidad de reactivo es el rendimiento real. El porcentaje de rendimiento es el rendimiento real dividido por el rendimiento teórico y multiplicado por 100%. Rendimiento porcentual = rendimiento real / rendimiento teórico x 100%.

Los resultados del aprendizaje

Después de esta lección, podrá:

• Diferenciar entre rendimiento real y rendimiento teórico
• Calcular el rendimiento porcentual