STECHIOMETRINIAI SKAIČIAVIMAI: IŠSPRĘSTI ETAPAI IR PRATIMAI - CHEMIJA - 2025

Kad stechiometrinių skaičiavimai yra tie, kurie yra pagaminti dėl masių santykių iš elementų ar junginių, dalyvaujančių cheminės reakcijos pagrindu.

Pirmasis žingsnis juos atlikti yra subalansuoti dominančią cheminę reakciją. Taip pat turi būti žinomos teisingos cheminiame procese dalyvaujančių junginių formulės.

Šaltinis: „Pixabay“

Stechiometriniai skaičiavimai grindžiami įstatymų rinkinio, tarp kurių yra šie, taikymu: Masės išsaugojimo dėsnis; apibrėžtų proporcijų ar pastovios sudėties dėsnis; ir pagaliau kelių proporcijų dėsnis.

Masės išsaugojimo įstatymas teigia, kad cheminės reakcijos metu reagentų masių suma yra lygi produktų masių sumai. Vykstant cheminei reakcijai, visa masė išlieka pastovi.

Neabejotinų proporcijų arba pastovios sudėties dėsnis teigia, kad skirtingi bet kokio gryno junginio pavyzdžiai turi tuos pačius elementus tomis pačiomis masės proporcijomis. Pavyzdžiui, grynas vanduo yra tas pats, nesvarbu, koks jo šaltinis ar iš kokio žemyno (ar planetos) jis kilęs.

Ir trečiasis, daugybinių proporcijų, įstatymas nurodo, kad kai du elementai A ir B sudaro daugiau nei vieną junginį, elemento B, kuris dera su tam tikra elemento A mase, proporcija kiekviename iš junginių , gali būti išreiškiamas mažais sveikaisiais skaičiais. Tai yra, nes A _n B _m n ir m yra sveikieji skaičiai.

Kas yra stechiometriniai skaičiavimai ir jų stadijos?

Tai yra skaičiavimai, skirti išspręsti įvairius klausimus, kurie gali kilti tiriant cheminę reakciją. Tam jūs turite žinoti apie cheminius procesus ir juos reglamentuojančius įstatymus.

Taikant stechiometrinius skaičiavimus, galima gauti, pavyzdžiui, iš vieno reagento masės nežinomą kito reagento masę. Taip pat galite žinoti cheminių elementų, esančių junginyje, procentinę sudėtį ir iš jo gauti empirinę junginio formulę.

Taigi žinios apie empirinę arba minimalią junginio formulę leidžia nustatyti jo molekulinę formulę.

Be to, stechiometriniai skaičiavimai leidžia sužinoti cheminės reakcijos metu, kas yra ribojantis reagentas, ar yra reagento perteklius, taip pat jo masė.

Etapai

Etapai priklausys nuo keliamos problemos rūšies, taip pat nuo jos sudėtingumo.

Dvi bendros situacijos:

-Dvi elementai reaguoja kurdami junginį ir žinoma tik vieno iš reaguojančių elementų masė.

-Norime žinoti nežinomą antrojo elemento masę, taip pat junginio masę, gautą reakcijos metu.

Apskritai, sprendžiant šiuos pratimus, reikia vadovautis tokia etapų tvarka:

- Sukurkite cheminės reakcijos lygtį.

-Subalansuokite lygtį.

- Trečiasis etapas - naudojant elementų atominius svorius ir stechiometrinius koeficientus, reikia gauti reaguojančių elementų masių dalį.

- Tada, naudojant apibrėžtų proporcijų dėsnį, sužinosite reaguojančio elemento masę ir proporciją, kuria jis reaguoja su antruoju elementu, žinant antrojo elemento masę.

- Ir penktajame, ir paskutiniame etape, jei žinomos reaktyviųjų elementų masės, jų suma leidžia apskaičiuoti reakcijos metu susidariusio junginio masę. Tokiu atveju ši informacija gaunama remiantis masės išsaugojimo įstatymu.

Išspręsta mankšta

- 1 pratimas

Koks yra likęs reagentas, kai 15 g Mg reaguoja su 15 g S, kad susidarytų MgS? O kiek gramų MgS bus pagaminta reakcijoje?

Duomenys:

- Mg ir S masė = 15 g

-Atominė Mg masė = 24,3 g / mol.

- Somatinis svoris = 32,06 g / mol.

1 žingsnis: reakcijos lygtis

Mg + S => MgS (jau subalansuotas)

2 žingsnis: Nustatykite santykį, kuriame Mg ir S susijungia, kad gautų MgS

Paprastumo dėlei Mg atominė masė gali būti suapvalinta iki 24 g / mol, o atominė masė S - iki 32 g / mol. Taigi santykis, kuriame S ir Mg yra sujungti, bus 32:24, padalijus 2 terminus iš 8, santykis sumažėja iki 4: 3.

Atvirkščiai, santykis, kuriame Mg jungiasi su S, yra lygus 3: 4 (Mg / S)

3 žingsnis: reagento pertekliaus ir jo masės aptarimas ir apskaičiavimas

Mg ir S masė yra 15 g abiem, tačiau santykis, kuriame Mg ir S reaguoja, yra 3: 4, o ne 1: 1. Tada galima daryti išvadą, kad reagentų perteklius yra Mg, nes jo yra mažiau nei S atžvilgiu.

Šią išvadą galima patikrinti apskaičiuojant Mg masę, reaguojant su 15 g S.

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

11,25 g Mg

Mg pertekliaus masė = 15 g - 11,25 g

3,75 g.

4 žingsnis: MgS masė, susidariusi reakcijoje, remiantis masės išsaugojimo įstatymu

MgS masė = Mg masė + S masė

11,25 g + 15 g.

26, 25 g

Pratimą švietimo tikslais galima atlikti taip:

Apskaičiuokite S gramus, kurie reaguoja su 15 g Mg, šiuo atveju naudodami santykį 4: 3.

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

20 g

Jei situacija būtų tokia, kokia buvo pateikta šiuo atveju, būtų galima pastebėti, kad 15 g S nepakaktų visiškai sureaguoti su 15 g Mg, neturinčio 5 g. Tai patvirtina, kad reagento perteklius yra Mg, o S yra ribojantis reagentas formuojant MgS, kai abu reaktyvieji elementai turi vienodą masę.

- 2 pratimas

Apskaičiuokite natrio chlorido (NaCl) ir priemaišų masę 52 g NaCl, kurio grynumo procentas yra 97,5%.

Duomenys:

- mėginio masė: 52 g NaCl

-Grynas procentas = 97,5%.

1 žingsnis: apskaičiuokite gryną NaCl masę

NaCl masė = 52 gx 97,5% / 100%

50,7 g

2 žingsnis: priemaišų masės apskaičiavimas

% priemaišų = 100% - 97,5%

2,5 proc.

Priemaišų masė = 52 gx 2,5% / 100%

1,3 g

Todėl iš 52 g druskos 50,7 g yra gryni NaCl kristalai ir 1,3 g priemaišų (tokių kaip kiti jonai ar organinės medžiagos).

- 3 pratimas

Kokia deguonies (O) masė yra 40 g azoto rūgšties (HNO ₃ ), žinant, kad jos molekulinė masė yra 63 g / mol, o atominis O svoris yra 16 g / mol?

Duomenys:

-HNO ₃ masė = 40 g

-O atominė masė = 16 g / mol.

-HNO ₃ molekulinė masė

1 žingsnis: Apskaičiuokite HNO molių skaičių

Apgamai HNO ₃ = 40 g HNO ₃ x 1 mol HNO ₃ /63 g HNO ₃

0,635 apgamai

2 žingsnis: apskaičiuokite O molinių molių skaičių

HNO ₃ formulė rodo, kad kiekviename HNO ₃ molyje yra 3 moliai O.

O moliai = 0,635 mol HNO ₃ X 3 mol O / mol HNO ₃

1,905 moliai O

3 žingsnis: apskaičiuokite O, esančio 40 g HNO, masę

g O = 1,905 molių O x 16 g O / molio O

30,48 g

Kitaip tariant, iš 40 g HNO ₃ 30,48 g susidaro vien dėl deguonies atomų molių svorio. Ši didelė deguonies dalis būdinga oksoanionams arba jų tretinėms druskoms (pavyzdžiui, NaNO ₃ ).

- 4 pratimas

Kiek gramų kalio chlorido (KCl) susidaro, kai suyra 20 g kalio chlorato (KClO ₃ )? Žinant, kad KCl molekulinė masė yra 74,6 g / mol, o KClO ₃ molekulinė masė yra 122,6 g / mol

Duomenys:

-KClO ₃ masė = 20 g

-KCl molekulinė masė = 74,6 g / mol

-KClO ₃ molekulinė masė = 122,6 g / mol

1 žingsnis: reakcijos lygtis

2KClO ₃ => 2KCl + 3O ₂

2 žingsnis: apskaičiuokite KClO masę

g KClO ₃ = 2 apgamai x 122,6 g / mol

245,2 g

3 žingsnis: apskaičiuokite KCl masę

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

149,2 g

4 žingsnis: apskaičiuokite skilimo metu susidariusios KCl masę

Skylant 149,2 g KCl susidaro 245 g KClO ₃ . Tuomet šis santykis (stechiometrinis koeficientas) gali būti naudojamas nustatant KCl masę, gautą iš 20 g KClO ₃ :

g KCl = 20 g KClO ₃ x 149 g KCl / 245,2 g KClO ₃

12,17 g

Atkreipkite dėmesį, koks yra O ₂ masės santykis KClO ₃ . Iš 20 g KClO ₃ beveik pusė susidaro dėl deguonies, kuris yra oksoaniono chlorato dalis.

-5 pratimas

Raskite šių medžiagų procentinę sudėtį: a) dopa, C ₉ H ₁₁ NO ₄ ir b) vanilinas, C ₈ H ₈ O ₃ .

a) Dopa

1 žingsnis: raskite dopa C molekulinę masę

Norėdami tai padaryti, junginyje esančių elementų atominis svoris iš pradžių padauginamas iš molių skaičiaus, kurį atspindi jų prenumeratos. Norint sužinoti molekulinę masę, pridedami gramai, kuriuos sudaro skirtingi elementai.

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

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

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

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

Dopa molekulinė masė = (108 g + 11 g + 14 g + 64 g)

197 g

2 žingsnis: Raskite dopoje esančių elementų procentinę sudėtį

Tam yra 100% molekulinės masės (197 g).

% C = 108 g / 197 g x 100%

54,82 proc.

% H = 11 g / 197 g x 100%

5,6 proc.

% N = 14 g / 197 gx 100%

7,10 proc.

% O = 64 g / 197 g

32,48 proc.

b) vanilinas

1 dalis. Vanilino C molekulinės masės apskaičiavimas

Tam tikslui kiekvieno elemento atominė masė padauginama iš jo turinčių molių skaičiaus, pridedant skirtingų elementų masę.

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

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

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

Molekulinė masė = 96 g + 8 g + 48 g

152 g

2 dalis: Raskite skirtingų vanilino elementų%

Manoma, kad jo molekulinė masė (152 g / mol) sudaro 100%.

% C = 96 g / 152 gx 100%

63,15 proc.

% H = 8 g / 152 gx 100%

5,26 proc.

% O = 48 g / 152 gx 100%

31,58 proc.

-Pratimas 6

Procentais išreikšta alkoholio sudėtis yra tokia: anglis (C) 60%, vandenilis (H) 13% ir deguonis (O) 27%. Gaukite minimalią formulę arba empirinę formulę.

Duomenys:

Atominiai svoriai: C 12 g / mol, H 1 g / mol ir deguonis 16 g / mol.

1 žingsnis: alkoholyje esančių elementų molinių skaičių apskaičiavimas

Manoma, kad alkoholio masė yra 100 g. Taigi C masė yra 60 g, H masė yra 13 g, o deguonies masė yra 27 g.

Apgamų skaičiaus apskaičiavimas:

Molių skaičius = elemento masė / elemento atominis svoris

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

5 apgamai

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

13 apgamų

molių O = 27 g / (16 g / mol)

1,69 apgamų

2 žingsnis: gaukite mažiausią arba empirinę formulę

Norėdami tai padaryti, suraskite sveikųjų skaičių santykį tarp apgamų skaičiaus. Tai naudojama norint gauti elementų atomų skaičių minimalioje formulėje. Šiuo tikslu skirtingų elementų apgamai mažesne dalijami iš elemento apgamų skaičiaus.

C = 5 moliai / 1,69 mol

C = 2,96

H = 13 molų / 1,69 mol

H = 7,69

O = 1,69 mol / 1,69 mol

O = 1

Suapvalinus šiuos skaičius, minimali formulė yra: C ₃ H ₈ O. Ši formulė atitinka propanolio, CH ₃ CH ₂ CH ₂ OH formulę . Tačiau, ši formulė yra taip pat, kad junginio CH ₃ CH ₂ OCH ₃ , etilo metilo eteris.

Nuorodos

1. „Dominguez Arias MJ“ (sf). Skaičiavimai cheminių reakcijų metu. Išieškota iš: uv.es
2. Skaičiavimai naudojant chemines formules ir lygtis. . Paimta iš: 2.chemija.msu.edu
3. Kibirkštys. (2018 m.). Stechiometrinis skaičiavimas. Atkurta iš: sparknotes.com
4. „ChemPages“ tinklai. (sf). Stechiometrijos modulis: Bendroji stechiometrija. Atkurta iš: chem.wisc.edu
5. Flores, J. Química (2002) „Santillana“ redakcija.
6. Whittenas, Davisas, Peckas ir Stanley. Chemija. (8-asis leidimas). CENGAGE mokymasis.