Avant d'effectuer des réactions chimiques, il est utile de savoir quelle quantité de produit sera produite avec des quantités données de réactifs. C'est ce qu'on appelle le rendement théorique . Il s'agit d'une stratégie à utiliser lors du calcul du rendement théorique d'une réaction chimique. La même stratégie peut être appliquée pour déterminer la quantité de chaque réactif nécessaire pour produire une quantité souhaitée de produit.
10 grammes d'hydrogène gazeux sont brûlés en présence d'un excès d'oxygène gazeux pour produire de l'eau. Quelle quantité d'eau est produite ?
La réaction où l'hydrogène gazeux se combine avec l'oxygène gazeux pour produire de l'eau est :
H2 (g) + O2 (g) → H2 O(l)
Étape 1 :Assurez-vous que vos équations chimiques sont équilibrées.
L'équation ci-dessus n'est pas équilibrée. Après équilibrage, l'équation devient :
2 H2 (g) + O2 (g) → 2 H2 O(l)
Étape 2 : Déterminer les rapports molaires entre les réactifs et le produit.
Cette valeur est le pont entre le réactif et le produit.
Le rapport molaire est le rapport stoechiométrique entre la quantité d'un composé et la quantité d'un autre composé dans une réaction. Pour cette réaction, pour deux moles d'hydrogène gazeux utilisées, deux moles d'eau sont produites. Le rapport molaire entre H2 et H2 O est 1 mol H2 /1 mol H2 O.
Étape 3 : Calculez le rendement théorique de la réaction.
Il y a maintenant suffisamment d'informations pour déterminer le rendement théorique. Utilisez la stratégie :
Sous forme d'équation :
grammes de produit =grammes de réactif x (1 mol de réactif/masse molaire de réactif) x (rapport molaire produit/réactif) x (masse molaire du produit/1 mol de produit)
Le rendement théorique de notre réaction est calculé en utilisant :
grammes H2 O =grammes H2 x (1 mol H2 /2 grammes H2 ) x (1 mol H2 O/1 mol H2 ) x (18 grammes H2 O/1 mol H2 O)
Nous avions 10 grammes de H2 gaz, donc :
grammes H2 O =10 g H2 x (1 mol H2 /2 g H2 ) x (1 mol H2 O/1 mol H2 ) x (18 g H2 O/1 mol H2 O)
Toutes les unités sauf les grammes H2 O annuler, laissant :
grammes H2 O =(10 x 1/2 x 1 x 18) grammes H2 O
grammes H2 O =90 grammes H2 O
Dix grammes d'hydrogène gazeux avec un excès d'oxygène produiront théoriquement 90 grammes d'eau.
Cette stratégie peut être légèrement modifiée pour calculer la quantité de réactifs nécessaires pour produire une quantité définie de produit. Modifions légèrement notre exemple :combien de grammes d'hydrogène et d'oxygène sont nécessaires pour produire 90 grammes d'eau ?
On connaît la quantité d'hydrogène nécessaire par le premier exemple, mais pour faire le calcul :
grammes de réactif =grammes de produit x (1 produit mol/produit de masse molaire) x ( rapport molaire réactif/produit) x (grammes de réactif/masse molaire de réactif)
Pour le gaz hydrogène :
grammes H2 =90 grammes H2 O x (1 mol H2 O/18 g) x (1 mol H2 /1 mol H2 O) x (2 g H2 /1 mol H2 )
grammes H2 =(90 x 1/18 x 1 x 2) grammes H2 grammes H2 =10 grammes H2
Cela concorde avec le premier exemple. Pour déterminer la quantité d'oxygène nécessaire, le rapport molaire de l'oxygène à l'eau est nécessaire. Pour chaque mole d'oxygène gazeux utilisée, 2 moles d'eau sont produites. Le rapport molaire entre l'oxygène gazeux et l'eau est de 1 mol O/2 mol H2 O.
L'équation des grammes O2 devient :
grammes O2 =90 grammes H2 O x (1 mol H2 O/18 g) x (1 mol O2 /2 mol H2 O) x (32 g O2 /1 mol H2 )
grammes O2 =(90 x 1/18 x 1/2 x 32) grammes O2
grammes O2 =80 grammes O2
Pour produire 90 grammes d'eau, 10 grammes d'hydrogène et 80 grammes d'oxygène sont nécessaires.
Les calculs de rendement théoriques sont simples tant que vous avez des équations équilibrées pour trouver les rapports molaires nécessaires pour relier les réactifs et le produit.
Pour plus d'exemples, examinez le problème de rendement théorique et les exemples de problèmes de réaction chimique en solution aqueuse.
