2.2 化学反应的计量学

2.2化学反应的计量学反应物的摩尔比限制反应物和过量反应物过量百分数转化率选择性理论收率总收率质量收率原料消耗定额单程转化率和总转化率化学计量比12投料摩尔数510.7反应物的摩尔比12.142.2.1反应物的摩尔比指加入反应器中的几种反应物之间的物质的量之比。例如：Cl2HNO3+2H2OClNO2NO2+2.2.2限制反应物和过量反应物化学计量比12投料摩尔数510.7投料摩尔比12.14化学反应物不按化学计量比投料时，以最小化学计量数存在的反应物叫做限制反应物，而投入量超过限制反应物完全反应的理论量的反应物叫做过量反应物。Cl2HNO3+2H2OClNO2NO2+限制反应物过量反应物2.2.3过量百分数%100ttennnNe——过量反应物的物质的量；Nt——与限制反应物完全反应所消耗的过量反应物物质的量。过量反应物超过限制反应物所需要的理论量的部分占所需理论量的百分数，叫做过量百分数。过量百分数＝例：%7%10025257.10化学计量比12投料摩尔数510.7投料摩尔比12.14Cl2HNO3+2H2OClNO2NO2+限制反应物过量反应物硝酸过量百分之多少？硝酸的过量百分数＝2.2.4转化率（X)某一反应物A反应掉的量nA,r占其投料量nA,in的百分数叫做反应物A的转化率XA。XA＝nA,rnA,in×100％×100％nA,out-nA,innA,in＝2.2.5选择性(S)某一反应物转化为目的产物理论消耗的物质的量占该物质在反应中实际消耗的量物质的量的百分数，叫做选择性。aA＋Bb=pPSA＝nPapnA,r×100％＝×100％nPapnA,in－nA,out化学计量比2.2.6理论收率（Y)生成的目的产物的物质的量占输入的限制反应物的物质的量的百分数，叫做理论收率。生成的目的产物的物质的量占理论上应得到的目的产物的物质的量的百分数，叫做理论收率。YP＝×100％nPapnA,inYP＝×100％nPapnA,inY＝S×X例：H2NH2SO4H2NSO3H+100mol89mol2mol少量H2N+焦油X苯胺＝100－2100×100％＝98％S＝＝90.8％89×1×100％100－2Y＝X苯胺×S＝98％×90.8％＝89.0％89100×1×100％＝2.2.7总收率(Y总)例：反应物经过预处理、化学反应和后处理之后，所得目的产物的收率为总收率。H2NH2SO4H2NSO3H+100mol89mol2mol少量H2N+焦油反应后分离精制后87molY分＝8789×100％＝97.8％Y总＝Y反×Y分＝89×97.8＝87%2.2.8质量收率(Y质)例：目的产物的质量占主反应物的质量百分数，叫做质量收率。NH2H2SO4NH2SO3H+质量100kg163.5kg纯度99％≥98％相对分子量93173Y质＝Y＝163.5×98％÷173100×99％÷93×1×100％＝87％×100％＝161.8％163.5×98％100×99％2.2.9原料消耗定额每生产一吨产品需要消耗的各种原料的量（吨或千克）叫做原料消耗定额。NH2H2SO4NH2SO3H+质量100kg163.5kg纯度99％≥98%相对分子量93173例：苯胺的消耗定额＝100×99％163.5×98％＝0.618t＝618kg2.2.10单程转化率(X单)和总转化率(X总)，——反应物A输入和输出反应器的物质的量，——反应物A输入和输出全过程的物质的量X单＝nA,inRnA,outRnA,inR－×100％X总＝nA,inSnA,outSnA,inS－×100％nA,outRnA,inRnA,outSnA,inS例：Cl2ClClClHCl++++100mol40mol38mol1mol61mol回收60mol60mol？mol反应器分离器产物氯苯38mol二氯苯1mol苯1mol氯苯38mol二氯苯1mol苯61molX单＝苯100mol(100－61)÷100×100％＝39％X总＝(100－61)÷(100－60)×100％＝97.5％S＝（38×1）÷(100－61)×100％＝97.4％Y总＝（38×1）÷（100－60）×100％＝95.0％＝X总×S＝97.5×97.4％＝95.0％