化学计量、产物产率与限量反应物

在化学反应中，作为反应物基本组成单元的原子会被重新排列，形成被称为产物的新物质。质量守恒定律指出，物质既不能被创造，也不能被消灭。因此，在一个孤立系统中进行的化学反应，其总质量保持不变。

反应物一侧的原子数量等于生成物一侧的原子数量，因此该方程式是平衡的。反应物与生成物数量之间的这种关系称为化学计量学。

现在，我们来练习配平一个化学方程式。以下是二氧化碳和二氧化氮的系数，可帮助你开始。首先，让我们计算方程式两侧每种原子的数量。请注意系数和下标：系数表示方程式中分子的数量，下标表示一个分子中含有多少个原子。

然后，将每种原子的系数与下标数值相乘，对所有元素重复此操作。如果某元素存在于多个分子中，只需将各分子中该元素的原子数目相加。完成所有元素的计算后，检查反应是否已配平。

目前，该方程式尚未配平。我们观察到反应物一侧有1个氮原子，而生成物一侧有4个氮原子。为了平衡氮原子，需要4个反应物分子，因此我们将其中所有元素的系数乘以4。这同时也平衡了碳原子。生成物一侧有2个氢原子，因此我们将生成14个H₂O分子。这样生成物一侧共有38个氧原子，因此反应物一侧需要19个氧分子。最终，该方程式得以配平。

系数之间的关系代表了摩尔数量之间的关系。在此方程式中，一个甲烷分子与两个氧分子反应，生成一个二氧化碳分子和两个水分子。当任一反应物被完全消耗时，反应即停止，从而限制了可生成产物的量。这种反应物称为限制反应物。

产物可能达到的最大量称为理论产量，其取决于限量反应物的量。然而，实际产量可能因副反应、纯化步骤中的损失或人为误差而有所不同。产率百分比表示实际获得的产量占理论产量的百分比，可通过以下公式计算。

在本实验中，你将使六水合氯化镍与乙二胺反应，合成一种镍的配位化合物。随后，你将测量产物的生成量，确定反应中的限量反应物，并计算产物的产率百分比。