Примеси и выход продукта

Реальные вещества содержат примеси, а реальные реакции не дают всего продукта, который предсказывает уравнение: часть теряется, часть идёт на побочные реакции. В расчётах это учитывают двумя величинами: массовая доля примесей и выход продукта.

Примеси

Если техническое вещество содержит \(\omega\) примесей, чистого вещества в нём \(1 - \omega\). Примеси считают инертными, если не сказано иное. Массу чистого вещества находят до перехода к молям:

\[ m(\text{чистого}) = m(\text{технического}) \cdot (1 - \omega(\text{примесей})) \]

Пример: какой объём углекислого газа (н. у.) получится при обжиге 200 г известняка, содержащего 10 % примесей?

\[ m(\ce{CaCO3}) = 200 \cdot 0{,}9 = 180\ \text{г}; \quad n = 1{,}8\ \text{моль}; \quad \ce{CaCO3 ->[t^\circ] CaO + CO2 ^}; \quad V(\ce{CO2}) = 1{,}8 \cdot 22{,}4 = 40{,}32\ \text{л} \]

Выход продукта

Выход продукта \(\eta\) — отношение практически полученной массы (объёма, количества) продукта к теоретической, рассчитанной по уравнению:

\[ \eta = \frac{m_{\text{практ}}}{m_{\text{теор}}} \cdot 100\,\% \]

Прямая задача: найти практическую массу. Сначала по уравнению находят теоретическую, затем умножают на выход. Обратная задача: найти, сколько исходного вещества нужно для получения заданной практической массы. Сначала делят практическую массу на выход (получают теоретическую), затем по уравнению находят исходное вещество.

Пример: из 9,2 г этанола получили 3,36 л этилена (н. у.). Найдите выход.

\[ \ce{CH3-CH2-OH ->[H2SO4, t^\circ] CH2=CH2 + H2O}; \quad n(\ce{C2H5OH}) = 0{,}2\ \text{моль}; \quad V_{\text{теор}} = 4{,}48\ \text{л}; \quad \eta = \frac{3{,}36}{4{,}48} = 0{,}75 \]

В многостадийном синтезе общий выход равен произведению выходов стадий: при выходах 80 % и 50 % общий выход 40 %.

Смеси, где реагирует не всё

В смеси металлов один может не реагировать с данным реагентом: медь — с соляной кислотой, железо — со щёлочью, алюминий — с холодной концентрированной азотной кислотой. Отсюда «нерастворившийся остаток» в условиях задач: по массе остатка находят массу нереагирующего металла, а по объёму газа — реагирующего.