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化学

化学计量计算器

输入化学方程式,给出一种或多种反应物的量,立即看到配平后的方程式、限量试剂、每种产物的理论产量(摩尔与克)、剩余的过量反应物,若输入实际产量还能得到百分产率。每个量都可用克、摩尔,或以摩尔浓度×体积给出的溶液来表示。

化学方程式

示例:
已配平:N2 + 3 H2 → 2 NH3

反应物的量

将某反应物留空即视为未指定 — 它不会用于判定限量试剂。

N2
3 H2

结果

反应进度 (ξ)0.3333 mol
限量试剂
H2
理论产量
NH30.6667 mol · 11.35 g
剩余的过量反应物
N2剩余: 0.6667 mol · 18.68 g

限量试剂最先耗尽。其摩尔数 ÷ 系数给出反应进度 ξ;每种产物的产量为 ξ × 其系数,每种被消耗的反应物为 ξ × 其系数。

百分产率

改变量时结果会实时更新。每种反应物可使用克、摩尔,或溶液的摩尔浓度×体积。

关于化学计量计算器

化学计量是定量化学的核心:它利用配平方程式中的整数比,把反应物和产物的量联系起来。本计算器在一处完成整个流程。首先用精确算术配平你输入的方程式,使系数始终为最小的正确整数。然后,根据你为每种反应物给出的量 — 以克、以摩尔,或以溶液的摩尔浓度乘以其体积 — 把一切换算为摩尔,并找出限量试剂,即最先耗尽、从而限制可生成产物量的那一种。它会报告反应进度 ξ(反应进行了多少“份”)、每种产物以摩尔和克表示的理论产量,以及限量试剂耗尽后每种过量反应物还剩多少。最后,若你称量真实产物并输入该实际产量,它会计算百分产率,让你判断反应的效率。它非常适合化学作业、实验预习与报告核对,以及理解一个反应为何会在某处停止。

如何使用本计算器

  1. 1 输入化学方程式(或点按示例) — 它会自动配平并连同系数一起显示。
  2. 2 对每种反应物,选择克、摩尔或溶液(摩尔浓度×体积)并输入量;将某反应物留空即可跳过。
  3. 3 读取限量试剂、每种产物以摩尔和克表示的理论产量以及剩余的过量 — 再输入实际产量即可得到百分产率。

化学计量的原理

每个配平方程式都是用摩尔比写成的配方。步骤如下: 1. 配平方程式以使原子守恒(例如 N2 + 3 H2 → 2 NH3)。 2. 把每个给定量换算为摩尔。克除以摩尔质量即得摩尔;溶液用摩尔浓度 (mol/L) 乘以体积 (L) 即得摩尔;摩尔则照原样使用。 3. 对每种给定的反应物,用其摩尔数除以其系数。这些比值中最小的即为反应进度 ξ,产生该值的反应物即为限量试剂 — 它最先耗尽。 4. 用 ξ 乘以每种产物的系数得到以摩尔表示的理论产量,再乘以产物的摩尔质量得到克。 5. 对其余每种反应物,被消耗的量为 ξ × 其系数;剩下的即为过量。 例如,在 2 H2 + O2 → 2 H2O 中把 4 g H2 与 32 g O2 混合,得 H2 = 1.984 mol(÷2 = 0.992)、O2 = 1 mol(÷1 = 1),故 H2 为限量试剂,ξ ≈ 0.992,生成约 1.98 mol(≈ 35.7 g)水,并剩下少量 O2。

常见问题

什么是限量试剂?

限量试剂是最先被完全消耗的反应物,它限制了可生成产物的量。要找出它,把每种反应物换算为摩尔,并除以它在配平方程式中的系数;结果最小的反应物即为限量试剂。其余的为过量,即反应停止后还会剩下一些。本计算器会自动突出限量试剂,并显示每种过量反应物还剩多少。

如何计算理论产量?

理论产量是反应所能生成产物的最大量,由限量试剂决定。先求出反应进度 ξ(限量试剂的摩尔数除以它的系数),再用 ξ 乘以产物的系数得到产物的摩尔数,乘以产物的摩尔质量得到克。本计算器会一次性给出每种产物以摩尔和克表示的理论产量。

理论产量与百分产率有什么区别?

理论产量是配平方程式和限量试剂所预测的最大产物 — 即反应完美时你能得到的量。百分产率把你实际得到的量与该最大值相比:百分产率 = 实际 ÷ 理论 × 100。百分产率越高,反应越高效。当产物不纯或仍然潮湿时,产率可能超过 100%,因此此处不对该值设上限。

我可以用摩尔浓度和体积代替克吗?

可以。为任一反应物选择“溶液 (M × L)”,输入它以 mol/L 表示的摩尔浓度和以升表示的体积;摩尔数即为摩尔浓度×体积。你可以自由混用各种模式 — 例如一种反应物用克,另一种用溶液。计算器会在找出限量试剂和产量之前把一切换算为摩尔。

相关工具

在 UnitConv 上完善你的化学工作流程:用化学方程式配平器配平任意反应,用摩尔质量与摩尔计算器求出任意化合物的摩尔质量,并用百分比误差计算器(可计算产率)判断反应效率。