Wydajność reakcji to informacja, jaką część maksymalnej (teoretycznej) ilości produktu udało się otrzymać w praktyce. W obliczeniach korzysta się ze stechiometrii oraz mas molowych.
Krok 1: oblicz ilość moli benzenu
n(benzen) = m/M = 250 g / 78 g/mol ≈ 3,205 mol.
Krok 2: wyznacz ilość moli produktu w teorii
W typowym nitrowaniu (benzen → nitrobenzen) stosunek molowy substrat:produkt wynosi 1:1, więc w warunkach idealnych nt(nitrobenzen) = n(benzen) ≈ 3,205 mol.
Krok 3: policz masę teoretyczną nitrobenzenu
mt(nitrobenzen) = n·M = 3,205 mol · 123 g/mol ≈ 394,2 g.
Krok 4: oblicz wydajność procentową
W = mrz/mt · 100% = 350 g / 394,2 g · 100% ≈ 88,8%.
- Dlaczego "88,8%" pasuje? Jest to wynik bezpośrednio z definicji wydajności (uzysk rzeczywisty do teoretycznego) przy stechiometrii 1:1.
- Dlaczego pozostałe wartości odpadają? "83,5%" i "77,7%" odpowiadałyby zbyt małemu uzyskowi w porównaniu z obliczoną masą teoretyczną (w praktyce oznaczałyby inne dane wejściowe lub błąd rachunkowy). "93,4%" byłoby zbyt wysokie dla podanych danych (350 g to wyraźnie mniej niż ~394 g, więc wynik nie może przekroczyć ~89%).
Wskazówka egzaminacyjna: nie porównuj bezpośrednio mas 250 g i 350 g. Najpierw przejdź przez mole, bo masy molowe benzenu i nitrobenzenu są różne, a to stechiometria molowa decyduje o maksimum teoretycznym.
