Hóa học chuyên sâu: kinh tế nguyên tử tuân theo phương trình phản ứng cân bằng
Đã giới thiệu| English | Ý nghĩa |
|---|---|
| by-product/baɪ ˈprɒdʌkt/ | sản phẩm phụ |
| atom economy/ˈætəm ɪˈkɒnəmi/ | kinh tế nguyên tử |
Điều gì có thể giải thích quan sát này?
- Phản ứng có thể thu hồi toàn bộ lượng sản phẩm lý thuyết tạo ra nhưng vẫn đưa nhiều nguyên tử đầu vào vào một sản phẩm phụ không mong muốn. Hiệu suất và tính kinh tế nguyên tử đo lường hai khái niệm khác nhau.
- Bắt đầu bằng một dự đoán. Nêu rõ các đại lượng hoặc đặc điểm bạn sẽ so sánh, sau đó quyết định bằng chứng nào có thể phân biệt hai lời giải thích.
Xây dựng mô hình
- Kinh tế nguyên tử đo lường tỷ trọng khối lượng vật liệu đầu vào xuất hiện trong sản phẩm mong muốn theo phương trình cân bằng. % kinh tế nguyên tử bằng đóng góp khối lượng công thức tương đối của sản phẩm mong muốn chia cho tổng tất cả các đóng góp khối lượng tương đối của chất tham gia, nhân với 100. Bao gồm hệ số cân bằng trong cả hai đóng góp khi cần thiết.
- tính kinh tế nguyên tử: Tỷ lệ khối lượng nguyên liệu đầu vào được định hướng vào sản phẩm mong muốn theo phương trình cân bằng; sản phẩm phụ: Sản phẩm khác ngoài sản phẩm mong muốn của một phản ứng.
Định lượng nào cần thiết cho kinh tế nguyên tử?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Kinh tế nguyên tử so sánh khối lượng tương đối của sản phẩm mong muốn với tổng khối lượng tương đối CỦA TẤT CẢ chất phản ứng, cả hai đều được trọng số theo hệ số phương trình. Thu hồi thực nghiệm và thời gian không đóng vai trò gì trong nó.
Ghép mỗi thuật ngữ kỹ thuật với ý nghĩa chính xác của nó.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Sử dụng các định nghĩa để phân biệt các đại lượng và quá trình liên quan.
Chọn bằng chứng có thể kiểm chứng
- Đối với CaCO₃ → CaO + CO₂ với khối lượng tương đối 100, 56 và 44, việc chọn CaO là sản phẩm mong muốn sẽ cho 56/100×100=56%. Việc chọn CO₂ là sản phẩm mong muốn cho một mục đích khác sẽ cho 44%. Định luật bảo tồn vẫn bao gồm tất cả 100 đơn vị khối lượng. Hiệu suất nguyên tử cao có thể giảm chất thải và chi phí nguyên liệu thô, nhưng nó không đơn độc thiết lập tính an toàn, nhu cầu năng lượng hoặc khả năng thương mại.
- Cân bằng phương trình, xác định sản phẩm mong muốn một cách rõ ràng, và viết ra toàn bộ khối lượng tương đối nhân với hệ số. Đối với 2H₂ + O₂ → 2H₂O, đóng góp của nước mong muốn là 2×18=36 và tổng khối lượng phản ứng là 2×2+32=36, nên kinh tế nguyên tử là 100%. Cách này sử dụng sổ sách khối lượng tương đối thay vì cân thực nghiệm sản phẩm. Cả hai cấp độ tính toán đều khác biệt so với phần so sánh đường phản ứng hoàn chỉnh chỉ dành cho level cao.
Hai thói quen nào sau đây giúp việc nghiên cứu hoặc mô hình trong trường hợp này trở nên thuyết phục hơn?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Việc nêu rõ các điều kiện và giả thiết giúp người khác lặp lại công việc chính xác, và ghi lại bằng chứng hỗ trợ giúp họ kiểm tra kết luận. Giấu đi các kết quả mâu thuẫn sẽ loại bỏ bằng chứng có thể thách thức một kết luận sai, và một phép đo lường không thể khẳng định một tuyên bố rộng hơn.
Làm việc từ các đại lượng đã biết
- Nêu các giá trị đã biết và đơn vị của chúng. Chọn công thức vì các giả thiết của nó phù hợp với trường hợp này, sau đó biến đổi trước khi thay số.
- Đã biết: một phản ứng cân bằng được cung cấp sử dụng tổng đóng góp khối lượng tương đối của chất tham gia 120 và tạo ra đóng góp sản phẩm mong muốn 90 cộng với đóng góp phụ phẩm 30. Kinh tế nguyên tử=90/120×100=75%. Một thí nghiệm vẫn có thể thu hồi chỉ một nửa sản phẩm mong muốn theo lý thuyết, cho hiệu suất 50% trong khi phản ứng cân bằng vẫn giữ nguyên kinh tế nguyên tử 75%.
Đóng góp khối lượng tương đối của sản phẩm mong muốn là 84 và tổng đóng góp của phản ứng là 120. Tìm kinh tế nguyên tử. Sử dụng cùng trình tự: đại lượng đã biết → mô hình → quan hệ → thay thế → đơn vị và giải thích.
Đóng góp khối lượng của sản phẩm mong muốn là 84 và tổng đóng góp của chất tham gia là 120. Tìm hiệu suất nguyên tử.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Kết quả là 70 %. Đã biết: đóng góp của sản phẩm mong muốn 84; tổng đóng góp của chất phản ứng 120. Sử dụng kinh tế nguyên tử = mong muốn / tổng x 100. Kinh tế nguyên tử = 84/120 x 100 = 70%. Phần còn lại 30% bị khóa vào phụ phẩm bởi chính phương trình.
Kiểm tra kết luận và giới hạn của nó
- Không sử dụng khối lượng sản phẩm thu hồi được vào công thức kinh tế nguyên tử. Đừng bỏ qua một chất tham gia chỉ vì nó là khí. Hiệu suất cao không thể loại bỏ sản phẩm phụ theo tỷ lệ hóa học. Nếu sản phẩm phụ có công dụng, điều đó có thể cải thiện giá trị thực tiễn của con đường phản ứng, nhưng hãy giữ nguyên định nghĩa sản phẩm mong muốn được nêu rõ.
- Quay trở lại quan sát ban đầu. Giải thích kết quả hỗ trợ điều gì, những điều kiện nào mà nó giả định, và một cách để kiểm chứng một giải thích cạnh tranh.
Phản ứng có hiệu suất 100% chắc chắn có kinh tế nguyên tử 100%. Khẳng định này sai: Hiệu suất đo lường lượng sản phẩm lý thuyết bạn thu hồi được thực tế; kinh tế nguyên tử đo lường lượng khối lượng chất tham gia mà phương trình cho phép đi vào sản phẩm mong muốn. Hiệu suất 100% của phản ứng có kinh tế nguyên tử 50% vẫn lãng phí một nửa khối lượng chất tham gia.
Chỉ dành cho Hóa học: kinh tế nguyên tử dựa trên phản ứng cân bằng: Với CaCO₃ → CaO + CO₂ có các khối lượng tương đối là 100, 56 và 44, việc chọn CaO làm sản phẩm mong muốn sẽ cho 56/100×100=56%. Việc chọn CO₂ làm sản phẩm mong muốn cho mục đích khác sẽ cho 44%. Định luật bảo tồn vẫn bao gồm tất cả 100 đơn vị khối lượng. Kinh tế nguyên tử cao có thể giảm waste và chi phí nguyên liệu thô, nhưng bản thân nó không đủ để khẳng định tính an toàn, nhu cầu năng lượng hay sự phù hợp thương mại.
Một phản ứng có hiệu suất 100% nhất thiết sẽ có kinh tế nguyên tử 100%.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Năng suất đo lường bạn thu hồi được bao nhiêu sản phẩm lý thuyết; kinh tế nguyên tử đo lường bao nhiêu khối lượng chất phản ứng mà phương trình cho phép đi vào sản phẩm mong muốn. Một năng suất 100% của phản ứng có kinh tế nguyên tử 50% vẫn lãng phí nửa khối lượng chất phản ứng.
Tỷ lệ phần khối lượng vật liệu đầu vào được định hướng vào sản phẩm mong muốn đã nêu bởi phương trình cân bằng: viết thuật ngữ kỹ thuật.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
kinh tế nguyên tử có nghĩa là Tỷ lệ phần khối lượng vật liệu đầu vào được định hướng vào sản phẩm mong muốn đã nêu bởi phương trình cân bằng.