A sztöchiometria (képekkel)

2024 Szerző: Jason Gerald | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-15 08:16

Kémiai reakció során az anyag nem keletkezhet és nem is pusztulhat el, ezért a reakció termékeinek meg kell egyezniük a reakcióban lévő reagensek számával. A sztöchiometria a reakció elemeinek mennyiségi kapcsolatának tanulmányozása, amely magában foglalja a reaktánsok és a bennük lévő termékek tömegének kiszámítását. A sztöchiometria a matematika és a kémia kombinációja, és a fenti egyetlen egyszerű elv alapján alkalmazzák, miszerint az anyag soha nem nő vagy csökken reakcióban. A kémiai feladatok megoldásának első lépése az egyenletek kiegyensúlyozása.

Lépés

1. rész a 4 -ből: Kiegyensúlyozó kémiai egyenletek

1. lépés. Írja fel az egyes vegyületeket alkotó atomok számát az egyenlet mindkét oldalán

A kémiai egyenletek segíthetnek azonosítani a reakció egyes elemeinek atomjait. Egy kémiai reakció során az anyag nem jöhet létre vagy semmisülhet meg, ezért az egyenletet egyenlőtlennek mondják, ha az alkotó atomok száma (és típusai) az egyenlet mindkét oldalán nem teljesen azonosak.

Ne felejtse el megszorozni az atomok számát az együtthatóval vagy a sor alatti számmal, ha van ilyen.
Például H₂ÍGY₄ + Fe - Fe₂(ÍGY₄)₃ + H₂
Az egyenlet bal oldalán (reaktánsok) 2H, 1S, 4 O és 1 Fe található.
Az egyenlet jobb (termék) oldalán 2H, 3S, 12O és 2 Fe található.

2. lépés Az egyenlet mindkét oldalának kiegyensúlyozásához adjon hozzá együtthatókat az oxigénen és hidrogénen kívüli elemek elé

Keresse meg az elemek legkevésbé közös többszörösét az oxigén és a hidrogén kivételével, hogy kiegyenlítse az atomok számát az egyenlet mindkét oldalán.

Például a legkevésbé gyakori többszörös (LCM) 2 és 1 között 2 a Fe esetében. Tehát adja hozzá a 2 -es számot a Fe elem előtt a bal oldalon, hogy kiegyensúlyozza.
Az LCM 3 és 1 közötti értéke 3 az S elem esetében. Tehát adja hozzá a 3 számot a H vegyület elé₂ÍGY₄ hogy kiegyenlítse az egyenlet jobb és bal oldalát.
Ebben a szakaszban a fenti példa egyenlete a következő lesz: 3 H₂ÍGY₄ + 2 Fe - Fe₂(ÍGY₄)₃ + H₂

Lépés 3. Kiegyensúlyozza a hidrogén- és oxigénatomokat

A hidrogén- és oxigénatomok száma utoljára kiegyensúlyozott, mivel általában több molekulában vannak jelen az egyenlet mindkét oldalán. Ennek az egyenletnek a kiegyenlítési lépésében ne felejtse el újraszámítani az atomokat, miután hozzáadta az együtthatókat a molekulák elé.

Az itt látható példában a H vegyület elé a 3 -as számot adjuk hozzá₂ÍGY₄, így most 6 hidrogénatom van a bal oldalon, de csak 2 hidrogénatom az egyenlet jobb oldalán. Jelenleg szintén 12 oxigénatom van a bal oldalon, és 12 oxigénatom a jobb oldalon, tehát az oxigénatomok egyenértékűek.
Kiegyensúlyozhatjuk a hidrogénatomokat, ha H eléjük a 3 -as számot adjuk hozzá₂.
A kiegyenlítés utáni végső egyenlet 3 H₂ÍGY₄ + 2 Fe - Fe₂(ÍGY₄)₃ + 3 H₂.

4. lépés. Számolja fel az atomokat az egyenlet mindkét oldalán, hogy megbizonyosodjon arról, hogy azonos számúak

Ha elkészült, számítsa újra és ellenőrizze kétszer, hogy az egyenlőség a helyes lépés. Ezt úgy teheti meg, hogy összeadja az egyenlet mindkét oldalán található összes atomot, és meggyőződik arról, hogy azok azonosak.

Ellenőrizze ismét egyenletünk egyenlőségét, 3 H₂ÍGY₄ + 2 Fe - Fe₂(ÍGY₄)₃ + 3 H₂.
A nyíl bal oldalán 6 H, 3 S, 12 O és 2 Fe látható.
A nyíl jobb oldalán 2 Fe, 3 S, 12 O és 6 H.
A jobb és bal oldalon lévő atomok száma pontosan azonos, így ez az egyenlet már egyenértékű.

2. rész a 4 -ből: Grammák és Mol konvertálása

1. lépés Számítsa ki az adott vegyület tömegének moláris tömegét grammban

A moláris tömeg a grammok száma (g) egy mól vegyületben. Ez az egység lehetővé teszi egy vegyület grammjának és móljának egyszerű konvertálását. A moláris tömeg kiszámításához tudnia kell, hogy az elem hány molekulája van a vegyületben, valamint az egyes vegyületek atomtömegét.

Keresse meg az egyes vegyületek atomjainak számát. Például a glükóz C₆H₁₂O₆, és 6 szénatomból, 12 hidrogénatomból és 6 oxigénatomból áll.
Keresse meg az atomok tömegét grammban per mól (g/mol). A glükózt alkotó elemek atomtömegei: szén, 12,0107 g/mol; hidrogén, 1,007 g/mol; és oxigén, 15 9994 g/mol.
Szorozzuk meg az egyes atomok tömegét a vegyületben lévő atomok számával. Szén: 12,0107 x 6 = 72,0642 g/mol; hidrogén: 1,007 x 12 = 12,084 g/mol; oxigén: 15,9994 x 6 = 95,9964 g/mol.
Az összes fenti termék összege a vegyület moláris tömege. 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 g/mol. Vagy más szóval, egy glükózmolekula tömege 180,14 gramm.

2. lépés: A vegyület tömegét alakítsuk át molokra a moláris tömeg felhasználásával

A moláris tömeget konverziós tényezőként lehet használni, így kiszámíthatja a molok számát egy adott gramm mintában. Ossza el az ismert tömeget (g) a moláris tömeggel (g/mol). A számítások ellenőrzésének egyszerű módja annak biztosítása, hogy az egységek megszüntessék egymást, és csak a vakondok maradjanak.

Például: hány mól van 8,2 gramm hidrogén -kloridban (HCl)?
H atomatomja 1.0007 és Cl 35.453, tehát a fenti vegyület moláris tömege 1.007 + 35.453 = 36.46 g/mol.
Ha a vegyület grammszámát elosztjuk a móltömegével, akkor 8,2 g / (36,46 g / mol) = 0,225 mol sósavat kapunk.

3. lépés. Határozza meg a mólarányt a reagensek között

A reakcióban előállított termék mennyiségének meghatározásához meg kell határoznia a mólarányt. A mólarány az egymással reagáló vegyületek aránya, és a reakcióban szereplő vegyületek egyenértékű együtthatói jelzik.

Például mi a KClO mólaránya₃ O -val₂ 2 KClO reakciójában₃ - 2 KCI + 3 O₂.
Először is győződjön meg arról, hogy a fenti egyenletek egyenértékűek. Soha ne felejtse el ezt a lépést, különben a kapott mólarány rossz lesz. Ebben a példában az egyes elemek mennyisége az egyenlet mindkét oldalán egyenlő, így a reakció kiegyensúlyozott.
A KClO aránya₃ O -val₂ 2/3. Bármilyen számot fel és alá helyezhet, amennyiben az a megfelelő vegyületet jelenti a probléma során.

4. lépés: Szorozzuk meg a keresztet a mólaránnyal, hogy megtaláljuk a másik reagens mólszámát

A reakcióban előállított vagy szükséges vegyület mólszámának kiszámításához használhatja a mólarányt. A kémiai problémák általában azt kérik Öntől, hogy egy adott reagens tömegéből (gramm) határozza meg a szükséges vagy előállított mólok számát.

Például az N reakcióegyenletben₂ + 3 H₂ - 2 NH₃ hány mól NH₃ ami 3,00 gramm N -ből származna₂ amely reagál H -val₂ elegendő mennyiségben?
Ebben a példában H.₂ elegendő mennyiségben kapható, és nem kell számolni őket a probléma megoldásához.
Először módosítsa az N gramm mértékegységeit₂ vakondok legyenek. A nitrogén atomtömege 14,0067 g/mol, tehát a moláris tömeg N₂ 28,0134 g/mol. A tömeget és a moláris tömeget felosztva 3,00 g/28,0134 g/mol = 0,107 mol értéket kapunk.
Számítsa ki az arányt a feladatban: NH₃: N₂ = x/0, 107 mol.
Kereszt szorozza meg ezt az arányt az NH mólarányával₃ N -vel₂: 2: 1 x/0, 107 mol = 2/1 = (2 x 0, 107) = 1x = 0,214 mol.

5. lépés Ezt a mólszámot alakítsuk vissza tömegre a vegyület moláris tömegével

Ismét használni fogja a moláris tömeget, de most a moláris tömegre van szükség szorzóként, hogy visszaadja a mólok számát grammban. Ügyeljen arra, hogy a vegyület megfelelő moláris tömegét használja.

NH moláris tömeg₃ 17,028 g/mol. Tehát 0,214 mol x (17,028 gramm/mol) = 3,647 gramm NH₃.

3. rész a 4 -ből: Liter gáz és Mol átalakítása

1. lépés. Tudja meg, hogy a reakció normál nyomáson és hőmérsékleten (STP) megy végbe

Az STP olyan feltételek összessége, amelyek lehetővé teszik 1 mól ideális gáz 22,414 liter (l) térfogatának kitöltését. A standard hőmérséklet 273, 15 Kelvin (K), a standard nyomás 1 atmoszféra (atm).

Általában a problémáknál azt kell megállapítani, hogy a reakció 1 atm és 273 K hőmérsékleten, vagy STP -ben megy végbe

2. lépés: A 22.414 l/mol konverziós tényezőt használva alakítsa át a gáz litereinek számát mól gázra

Ha a reakció STP körülmények között megy végbe, akkor 22,414 l/mol felhasználásával kiszámíthatja a mólok számát egy ismert gázmennyiségben. Ossza el a gáz térfogatát (l) ezzel az átváltási tényezővel a mólok számának megállapításához.

Például 3,2 liter N átalakítására₂ gáz mólig: 3,2 l/22, 414 l/mol = 0,143 mol.

Lépés 3. Használja az ideális gáztörvényt liter liter gáz átalakítására, ha nem STP körülmények között

Ha a feladatban a reakció nem STP körülmények között megy végbe, akkor a PV = nRT ideális gáztörvényt kell használni a reakcióban lévő molok számának kiszámításához. P a nyomás a légköri egységekben, V a térfogat literben, n a mólok száma, R a gáztörvény állandója, 0,0821 l-atm/mol-fok, és T a hőmérséklet Kelvin-fokban.

Ez az egyenlet átrendezhető a mólok kiszámításához, így lesz: n = RT/PV.
A gázállandó egységeit úgy tervezték, hogy kiküszöbölje az összes többi egységváltozót.
Például határozza meg az anyajegyek számát 2,4 liter O -ban₂ 300 K -nál és 1,5 atm -nél. Ha bekapcsoljuk a változókat az egyenletbe, akkor a következőket kapjuk: n = (0,0821 x 300)/(1, 5 x 2) = 24, 63/3, 6 = 6, 842 mol O₂.

4. rész a 4 -ből: Liter folyadékok és Mol

1. lépés. Számítsa ki a folyadék sűrűségét

Néha a kémiai egyenletek megadják a folyékony reagens térfogatát, és megkérik, hogy számítsa ki a reakcióhoz szükséges grammok vagy mólok számát. A folyadék térfogatának grammra való átalakításához szükség van a folyadék sűrűségére. A sűrűséget tömeg/térfogat egységben fejezik ki.

Ha a sűrűség ismeretlen a problémában, előfordulhat, hogy meg kell keresnie egy tankönyvben vagy az interneten

2. lépés. A térfogatot alakítsa át milliliterre (ml)

A folyadék térfogatának (g) tömegre való átszámításához a sűrűségét kell használni. A sűrűséget gramm/milliliterben (g/ml) fejezik ki, ezért a kiszámításához a folyadék térfogatát is milliliterben kell megadni.

Ismerje meg az ismert kötetet. Tegyük fel például a feladatban, hogy a H térfogata ismert₂O 1 liter. Ahhoz, hogy ml -re konvertálja, csak meg kell szoroznia 1000 -gyel, mert 1000 ml van 1 liter vízben.

3. lépés: Szorozzuk meg a térfogatot a sűrűséggel

Amikor a térfogatot (ml) megszorozzuk sűrűségével (g/ml), az ml egységek elvesznek, és marad a vegyület grammszáma.

Például a H sűrűség₂O értéke 18,0134 g/ml. Ha a kémiai egyenlet szerint 500 ml H van₂O, a vegyület grammszáma 500 ml x 18,0134 g/ml vagy 9006, 7 g.

4. lépés. Számítsa ki a reagensek moláris tömegét

A moláris tömeg a grammok száma (g) egy mól vegyületben. Ez az egység lehetővé teszi a vegyület gramm- és mol -egységének megváltoztatását. A moláris tömeg kiszámításához meg kell határoznia, hogy az elem hány molekulája van egy vegyületben, valamint az egyes vegyületek atomtömegét.

Határozza meg az egyes vegyületek atomjainak számát. Például a glükóz C₆H₁₂O₆, és 6 szénatomból, 12 hidrogénatomból és 6 oxigénatomból áll.
Keresse meg az atomok tömegét grammban per mól (g/mol). A glükózban található elemek atomtömege: szén, 12,0107 g/mol; hidrogén, 1,007 g/mol; és oxigén, 15 9994 g/mol.
Szorozzuk meg az egyes elemek atomtömegét a vegyületben lévő atomok számával. Szén: 12,0107 x 6 = 72,0642 g/mol; hidrogén: 1,007 x 12 = 12,084 g/mol; oxigén: 15,9994 x 6 = 95,9964 g/mol.
A fenti szorzási eredményeket összeadva megkapjuk a vegyület moláris tömegét, amely 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 g/mol. Tehát egy mól glükóz tömege 180,14 gramm.

5. lépés: A vegyület grammszámát alakítsuk át mollra a moláris tömeg felhasználásával

A moláris tömeget konverziós tényezőként használva kiszámíthatja a megadott számú gramm mintában lévő mólok számát. Ossza el az ismert vegyület grammszámát (g) a moláris tömeggel (g/mol). A számítások ellenőrzésének egyszerű módja annak biztosítása, hogy az egységek megszüntessék egymást, és csak a vakondok maradjanak.

Például: hány mól van 8,2 gramm hidrogén -kloridban (HCl)?
H atomtömege 10007 és Cl 35,453, tehát a vegyület moláris tömege 1,007 + 35,453 = 36,46 g/mol.
Ha a vegyület grammszámát elosztjuk a móltömeggel, akkor 8,2 g/(36,46 g/mol) = 0,225 mol sósavat kapunk.

Tartalomjegyzék:

Videó: A sztöchiometria (képekkel)