百分产率比较实际得到的产物质量与配平方程式预测的最大质量。公式是 百分产率 = 实际质量 ÷ 理论质量 × 100。
它承接气体体积与摩尔数,属于浓度、气体与产率计算,因为理论质量来自同一条”摩尔数加比例”的链。
什么是理论质量?
理论质量是假设限量反应物全部变成产物、没有任何损失时你会收集到的质量。它是根据方程式算出来的,不是实验测出来的。
这条链是:反应物质量 → 反应物摩尔数 → 按方程式比例得到产物摩尔数 → 产物质量。实际质量就是题目给出的、实际得到的数字。
步骤是什么?
- 写出配平的方程式,并在已知的反应物下画线。
- 把它的质量换成摩尔数,用 质量 ÷ 摩尔质量。
- 用比例求出产物的摩尔数。
- 换成理论质量,用 摩尔数 × 摩尔质量。
- 计算 实际 ÷ 理论 × 100,并检查答案没有超过理论的完整量。
例题
数字为练习而虚构。 加热 10.0 g 碳酸钙,生成氧化钙和二氧化碳:CaCO₃ → CaO + CO₂。学生收集到 4.48 g 氧化钙。求百分产率。
步骤 1,CaCO₃ 的摩尔数: Mᵣ = 40 + 12 + (3 × 16) = 100。摩尔数 = 10.0 ÷ 100 = 0.100 mol。
步骤 2,比例: CaCO₃ : CaO 是 1 : 1,所以 CaO 的摩尔数 = 0.100 mol。
步骤 3,理论质量: CaO 的 Mᵣ = 40 + 16 = 56。质量 = 0.100 × 56 = 5.60 g。
步骤 4,百分产率: 4.48 ÷ 5.60 × 100 = 80.0%。
检查: 5.60 g 的 80.0% 是 0.800 × 5.60 = 4.48 g,与数据吻合。
要留意的错误
常见的失误是用产物质量除以反应物质量,而不是除以产物的理论质量。
错误做法: 百分产率 = 4.48 ÷ 10.0 × 100 = 44.8%
学生把氧化钙的质量与碳酸钙的质量相比,这是两种不同的物质,摩尔质量也不同。
正确的比较永远是产物对产物。先用方程式求出产物的理论质量,再拿同一种产物的实测质量与它比较。
自我检测
试做下面的题目,再打开答案。
1. 某产物的理论质量为 12.5 g,实际得到 9.0 g。求百分产率。
显示答案
9.0 ÷ 12.5 × 100 = 72%。
2. 某反应的百分产率为 75%,得到的质量为 6.0 g。理论质量是多少?
显示答案
理论质量 = 6.0 ÷ 0.75 = 8.0 g。
3. 4.80 g 镁完全反应:2Mg + O₂ → 2MgO。得到 6.4 g 氧化镁。求百分产率。(Aᵣ:Mg = 24,O = 16。)
显示答案
Mg 的摩尔数 = 4.80 ÷ 24 = 0.200 mol。Mg : MgO 是 2 : 2,所以 MgO = 0.200 mol。MgO 的 Mᵣ = 40,理论质量 = 0.200 × 40 = 8.0 g。产率 = 6.4 ÷ 8.0 × 100 = 80%。
接下来学什么?
仅凭产率看不出产物有多纯,所以接着学产率与纯度的区别。摩尔与方程式比例辅导工具可以确认你求理论质量时的摩尔数这一步。
如果你能看懂例题,遇到新题却卡住,问题通常出在选择限量反应物或比例上。老师可以在一对一线上化学补习中把这一点单独找出来。