Stehiometriskie aprēķini, kas tiek veidoti, posmi, vingrinājumi atrisināti

The stehiometriskos aprēķinus ir tie, kas ir izgatavoti, pamatojoties uz ķīmisko reakciju iesaistīto elementu vai savienojumu masas attiecībām.

Pirmais solis, lai tos realizētu, ir līdzsvarot interesējošo ķīmisko reakciju. Jāzina arī to savienojumu pareizās formulas, kas ir iesaistītas ķīmiskajā procesā.

Stehiometriskie aprēķini ir balstīti uz likumu kopuma piemērošanu, kuru vidū ir šādi: masas saglabāšanas likums; noteiktu likumu vai pastāvīgu sastāvu; un visbeidzot, vairāku proporciju likums.

Masas saglabāšanas likums norāda, ka ķīmiskā reakcijā reaģentu masu summa ir vienāda ar produktu masu summu. Ķīmiskā reakcijā kopējā masa paliek nemainīga.

Noteiktu proporciju likums vai pastāvīgs sastāvs nosaka, ka dažādiem tīra savienojuma paraugiem ir tādi paši elementi tādās pašās masas proporcijās. Piemēram, tīrais ūdens ir vienāds neatkarīgi no tā avota vai no kāda kontinenta (vai planētas), no kura tas nāk.

Un trešais likums, kas sastāv no vairākām proporcijām, norāda, ka tad, kad divi elementi A un B veido vairāk nekā vienu savienojumu, elementa B masas proporcija, kas apvienota ar noteiktu elementa A masu, katrā no savienojumiem. , var izteikt mazos veselos skaitļos. Tas ir, A_nB_m n un m tie ir veseli skaitļi.

Indekss

• 1 Kādi ir stehiometriskie aprēķini un to posmi??
  • 1.1 posmi
• 2 Risinājumi atrisināti
  • 2.1. 1. uzdevums
  • 2.2. 2. uzdevums
  • 2.3. 3. uzdevums
  • 2.4. 4. uzdevums
  • 2.5 - 5. uzdevums
  • 2.6. 6. uzdevums
• 3 Atsauces

Kādi ir stehiometriskie aprēķini un to posmi?

Tie ir aprēķini, kuru mērķis ir atrisināt dažādus jautājumus, kas var rasties, pētot ķīmisko reakciju. Šim nolūkam jums ir jāzina ķīmiskie procesi un likumi, kas tos regulē.

Izmantojot stehiometriskos aprēķinus, var iegūt, piemēram, no reaģenta masas, nezināmas citas reaģenta masas. Jūs varat zināt arī savienojumā esošo ķīmisko elementu procentuālo sastāvu un no tā iegūt empīrisko savienojuma formulu.

Līdz ar to zināšanas par savienojuma empīrisko vai minimālo formulu ļauj noteikt tās molekulāro formulu.

Turklāt stehiometriskais aprēķins ļauj zināt ķīmiskā reakcijā, kas ir ierobežojošais reaģents, vai ja ir pārpalikuma reaģents, kā arī šīs vielas masa..

Posmi

Posmi būs atkarīgi no problēmas veida, kā arī no tā sarežģītības.

Divas kopīgas situācijas ir:

-Reaģē uz diviem elementiem, lai iegūtu savienojumu un zinātu tikai viena reaģenta masu.

-Ir vēlams zināt otrā elementa nezināmo masu, kā arī savienojuma masu, kas rodas no reakcijas.

Parasti šo uzdevumu atrisināšanā jāievēro sekojoša posmu secība:

-Iestatiet ķīmiskās reakcijas vienādojumu.

-Līdzsvarot vienādojumu.

-Trešais posms ir, izmantojot elementu atomu svarus un stehiometriskos koeficientus, lai iegūtu reaktantu masu proporciju..

-Pēc tam, izmantojot noteiktu proporciju likumu, kad reaģentu elementa masa un proporcija, ar kādu tā reaģē ar otro elementu, ir zināms otrā elementa masa.

-Un piektais un pēdējais posms, ja mēs zinām reaģentu elementu masu, to summa ļauj aprēķināt reakcijā radītā savienojuma masu. Šādā gadījumā šī informācija tiek iegūta, pamatojoties uz masas saglabāšanas likumu.

Atrisinātās mācības

-1. uzdevums

Kāds ir atlikušais reaģents, kad 15 g Mg reaģē ar 15 g S, veidojot MgS? Un cik daudz gramu MgS radīsies reakcijā?

Dati:

-Mg masa un S = 15 g

-Mg atomu masa = 24,3 g / mol.

-Atomu masa S = 32,06 g / mol.

1. solis: reakcijas vienādojums

Mg + S => MgS (jau līdzsvarots)

2. solis: noteikt attiecību, kurā Mg un S apvieno MgS

Vienkāršības labad Mg atomu svaru var noapaļot līdz 24 g / mol un atomu svaru S līdz 32 g / mol. Tad proporcija, kurā S un Mg tiek apvienoti, būs 32:24, dalot 2 nosacījumus ar 8, proporcija tiek samazināta līdz 4: 3.

Savstarpējā formā proporcija, kurā Mg tiek apvienota ar S, ir 3: 4 (Mg / S)

3. solis: pārējā reaģenta un tā masas apspriešana un aprēķināšana

Mg un S masa abiem ir 15 g, bet proporcija, kurā Mg un S reaģē, ir 3: 4 un ne 1: 1. Tad var secināt, ka atlikušais reaģents ir Mg, jo tas ir mazākā proporcijā attiecībā pret S.

Šo secinājumu var pārbaudīt, aprēķinot Mg masu, kas reaģē ar 15 g S.

g Mg = 15 g S x (3 g Mg) / mol) (4 g S / mol)

11,25 g Mg

Mg pārpalikums = 15 g - 11,25 g

3,75 g.

4. solis: MgS masa, kas veidojas reakcijā, pamatojoties uz masas saglabāšanas likumu

MgS masa = S masas Mg + masa

11,25 g + 15 g.

26, 25 g

Vingrinājumu ar didaktiskiem mērķiem varētu veikt šādi:

Aprēķiniet S gramus, kas reaģē ar 15 g Mg, šajā gadījumā izmantojot attiecību 4: 3.

g S = 15 g Mg x (4 g S / mol) / (3 g Mg / mol)

20 g

Ja situācija tiktu parādīta šajā gadījumā, var secināt, ka 15 g S nesasniegs pilnīgu reakciju ar 15 g Mg, trūkstot 5 g. Tas apstiprina, ka atlikušais reaģents ir Mg un S ir ierobežojošs reaģents MgS veidošanā, ja abiem reaktīvajiem elementiem ir vienāda masa.

-2. uzdevums

Nātrija hlorīda (NaCl) un piemaisījumu masu aprēķina 52 g NaCl ar tīrības procentu 97,5%..

Dati:

-Parauga masa: 52 g NaCl

-Tīrības procents = 97,5%.

1. solis: tīras NaCl masas aprēķins

NaCl masa = 52 g x 97,5% / 100%

50,7 g

2. solis: piemaisījumu masas aprēķins

% piemaisījumu = 100% - 97,5%

2,5%

Piemaisījumu masa = 52 g x 2,5% / 100%

1,3 g

Tādēļ no 52 g sāls 50,7 g ir tīri NaCl kristāli un 1,3 g piemaisījumu (piemēram, citi joni vai organiskās vielas)..

-3. uzdevums

Kāda skābekļa masa (O) ir 40 g slāpekļskābes (HNO)₃), zinot, ka tā molekulmasa ir 63 g / mol un O atomu svars ir 16 g / mol?

Dati:

-HNO masa₃ = 40 g

-Atomu masa O = 16 g / mol.

-HNO molekulmasa₃

1. solis: Aprēķiniet HNO molu skaitu₃ ir 40 g skābes masas

HNO moli₃ = 40 g HNO₃ x 1 mol HNO₃/ 63 g HNO₃

0,635 mol

2. solis: Aprēķiniet O klātbūtnes molu skaitu

HNO formula₃ norāda, ka katrai HNO molai ir 3 moli O_3.

Mols O = 0,635 molu HNO₃ X 3 mol O / mol HNO₃

1,905 molus O

3. solis. Aprēķiniet O masu 40 g HNO₃

g no O = 1,905 mol O x 16 g O / mol O

30,48 g

Tas ir, 40 g HNO₃, 30,48 g ir saistīts tikai ar skābekļa atomu molu svaru. Šis lielais skābekļa daudzums ir raksturīgs oksanoāniem vai to terciārajiem sāļiem (NaNO₃, piemēram).

-4. uzdevums

Cik gramu kālija hlorīda (KCl) iegūst, sadalot 20 g kālija hlorāta (KClO)?₃), zinot, ka KCl molekulmasa ir 74,6 g / mol un KClO molekulmasa₃ tas ir 122,6 g / mol

Dati:

-KClO masa₃ = 20 g

-KCl molekulmasa = 74,6 g / mol

-KClO molekulmasa₃ = 122,6 g / mol

1. solis: reakcijas vienādojums

2KClO₃ => 2KCl + 3O₂

2. solis: KClO masas aprēķināšana₃

g KClO₃ = 2 moli x 122,6 g / mol

245,2 g

3. solis. Aprēķiniet KCl masu

g KCl = 2 mol x 74,6 g / mol

149,2 g

4. solis: sadalīšanās procesā radītā KCl masas aprēķins

245 g KClO₃ Sadrumstalojot rodas 149,2 g KCl. Pēc tam šo attiecību (stehiometrisko koeficientu) var izmantot, lai atrastu KCl masu, kas ražota no 20 g KClO.₃:

g KCl = 20 g KClO₃ x 149 g KCl / 245,2 g KClO₃

12,17 g

Ievērojiet, kā ir O masas attiecība₂ KClO iekšpusē₃. No 20 g KClO₃, nedaudz mazāk nekā puse ir saistīta ar skābekli, kas ir daļa no oksoaniona hlorāta.

-5. uzdevums

Atrast šādu vielu procentuālo sastāvu: a) dopa, C₉H₁₁NĒ₄ un b) Vainillina, C₈H₈O₃.

a) Dopa

1. solis: atrodiet DOPA molekulmasu₉H₁₁NĒ₄

Lai to izdarītu, savienojumā esošo elementu atomu svars sākotnēji tiek reizināts ar to apakšgrupu pārstāvēto molu skaitu. Lai atrastu molekulmasu, pievienojiet gramus, ko nodrošina dažādi elementi.

Ogleklis (C): 12 g / mol x 9 mol = 108 g

Ūdeņradis (H): 1 g / mol x 11 mol = 11 g

Slāpeklis (N): 14 g / mol x 1 mol = 14 g

Skābeklis (O): 16 g / mol x 4 mol = 64 g

Dopa molekulmasa = (108 g + 11 g + 14 g + 64 g)

197 g

2. solis: atrodiet dopā esošo elementu procentuālo sastāvu

Šim nolūkam tā molekulmasa (197 g) tiek uzskatīta par 100%..

% C = 108 g / 197 g x 100%

54,82%

% no H = 11 g / 197 g x 100%

5,6%

% N = 14 g / 197 g x 100%

7,10%

% no O = 64 g / 197 g

32,48%

b) Vanilīns

1. daļa: vanilīna C molekulmasas aprēķins₈H₈O₃

Lai to izdarītu, katra elementa atomu svars tiek reizināts ar tās pašreizējo molu skaitu, pievienojot dažādu elementu masu.

C: 12 g / mol x 8 mol = 96 g

H: 1 g / mol x 8 mol = 8 g

O: 16 g / mol x 3 mol = 48 g

Molekulmasa = 96 g + 8 g + 48 g

152 g

2. daļa: Atrodiet% no dažādiem elementiem vanilīnā

Tiek pieņemts, ka tā molekulmasa (152 g / mol) ir 100%..

% C = 96 g / 152 g x 100%

63,15%

% no H = 8 g / 152 g x 100%

5,26%

% O = 48 g / 152 g x 100%

31, 58%

-6. uzdevums

Alkohola masas procentuālais sastāvs ir šāds: ogleklis (C) 60%, ūdeņradis (H) 13% un skābeklis (O) 27%. Iegūstiet minimālo formulu vai empīrisko formulu.

Dati:

Atomu svars: C 12 g / mol, H 1 g / mol un skābeklis 16 g / mol.

1. solis: alkoholā esošo elementu molu skaita aprēķināšana

Tiek pieņemts, ka spirta masa ir 100 g. Līdz ar to C masa ir 60 g, H masa ir 13 g un skābekļa masa ir 27 g.

Molu skaita aprēķins:

Molu skaits = elementa elementa / atomu svara masa

mols C = 60 g / (12 g / mol)

5 moli

moli H = 13 g / (1 g / mol)

13 moli

mols O = 27 g / (16 g / mol)

1,69 mol

2. solis: Iegūstiet minimālo vai empīrisko formulu

Lai to izdarītu, mēs atrodam veselo skaitļu īpatsvaru starp molu skaitu. Tas palīdz iegūt elementu atomu skaitu minimālajā formulā. Šajā nolūkā dažādu elementu molu dala ar elementa molu skaitu mazākā proporcijā.

C = 5 moli / 1,69 mol

C = 2.96

H = 13 moli / 1,69 mol

H = 7,69

O = 1,69 mol / 1,69 mol

O = 1

Noapaļojot šos skaitļus, minimālā formula ir: C₃H₈O. Šī formula atbilst propanola, CH₃CH₂CH₂OH. Tomēr šī formula ir arī CH savienojuma formula₃CH₂OCH₃, etilmetilēteris.

Atsauces

1. Dominguez Arias M. J. (s.f.). Ķīmisko reakciju aprēķini. Atgūts no: uv.es
2. Aprēķini ar ķīmiskajām formulām un vienādojumiem. [PDF] Ņemts no: 2.chemistry.msu.edu
3. Sparknotes. (2018). Stehiometriskais aprēķins. Saturs iegūts no: sparknotes.com
4. ChemPages Netorials. (s.f.). Stehiometrijas modulis: vispārējā stehiometrija. Saturs iegūts no: chem.wisc.edu
5. Flores, J. Química (2002) Redakcija Santillana.
6. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Ķīmija (8. izdevums). CENGAGE Learning.