STEHIOMETRISKI APRĒĶINI: ATRISINĀTI POSMI UN VINGRINĀJUMI - ĶĪMIJA - 2025

The stehiometriskos aprēķinus ir tie, kas tiek veikti, pamatojoties uz masu attiecībām no elementu vai savienojumu, kas iesaistītas ķīmiskā reakcijā.

Pirmais solis to veikšanai ir līdzsvarot interesējošās ķīmiskās reakcijas. Tāpat jāzina ķīmiskajā procesā iesaistīto savienojumu pareizās formulas.

Avots: Pixabay

Stehiometriski aprēķini balstās uz likumu kopuma piemērošanu, starp kuriem ir šādi: Masas saglabāšanas likums; noteiktu proporciju vai nemainīga sastāva likums; un visbeidzot - vairāku proporciju likums.

Masas saglabāšanas likums nosaka, ka ķīmiskajā reakcijā reaģentu masu summa ir vienāda ar izstrādājumu masu summu. Ķīmiskajā reakcijā kopējā masa paliek nemainīga.

Noteiktu proporciju vai nemainīga sastāva likums nosaka, ka jebkura tīra savienojuma dažādiem paraugiem ir vienādi elementi vienādās masas proporcijās. Piemēram, tīrs ūdens ir vienāds neatkarīgi no tā avota vai 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, B elementa masas daļa, kas apvienojas ar noteiktu elementa A masu, katrā no savienojumiem , var izteikt ar maziem veseliem skaitļiem. Tas ir, jo A _n B _m n un m ir veseli skaitļi.

Kas ir stehiometriskie aprēķini un to posmi?

Tie ir aprēķini, kas izstrādāti, lai atrisinātu dažādus jautājumus, kas var rasties, pētot ķīmisko reakciju. Lai to izdarītu, jums ir jābūt zināšanām par ķīmiskajiem procesiem un likumiem, kas tos regulē.

Piemēram, izmantojot stehiometriskus aprēķinus, no viena reaģenta masas var iegūt nezināmu citas reaģenta masu. Jūs varat arī zināt savienojumā esošo ķīmisko elementu procentuālo sastāvu un no tā iegūt savienojuma empīrisko formulu.

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

Turklāt stehiometriskais aprēķins ķīmiskajā reakcijā ļauj uzzināt, kurš ir ierobežojošais reaģents vai, ja ir reaģenta pārpalikums, kā arī tā masu.

Posmi

Posmi būs atkarīgi no uzdotās problēmas veida, kā arī no tās sarežģītības.

Divas izplatītas situācijas ir:

-Divi elementi reaģē, veidojot savienojumu, un ir zināma tikai viena no reaģējošajiem elementiem masa.

-Mēs vēlamies uzzināt nezināmo otrā elementa masu, kā arī reakcijas rezultātā iegūtā savienojuma masu.

Kopumā, risinot šos vingrinājumus, jāievēro šāda posmu secība:

-Izveido ķīmiskās reakcijas vienādojumu.

-Sabalansējiet vienādojumu.

- Trešais posms, izmantojot elementu atomu svarus un stehiometriskos koeficientus, ir iegūt reaģējošo elementu masu proporcijas.

- Tad, izmantojot noteikto proporciju likumu, kad ir zināma reaģējošā elementa masa un proporcija, kādā tas reaģē ar otro elementu, zinot otrā elementa masu.

-Piektajā un pēdējā posmā, ja ir zināmas reaģējošo elementu masas, to summa ļauj aprēķināt reakcijā iegūtā savienojuma masu. Šajā gadījumā šī informācija tiek iegūta, pamatojoties uz masas saglabāšanas likumu.

Atrisināti vingrinājumi

-Uzdevums 1

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

Dati:

- Mg un S masa = 15 g

- Mg atommasa = 24,3 g / mol.

-Satomālais svars S = 32,06 g / mol.

1. solis: reakcijas vienādojums

Mg + S => MgS (jau līdzsvarots)

2. solis: nosakiet attiecību, kurā Mg un S apvienojas, lai iegūtu MgS

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

Attiecīgi attiecība, kurā Mg apvienojas ar S, ir vienāda ar 3: 4 (Mg / S)

3. solis: reaģenta pārpalikuma un tā masas apspriešana un aprēķins

Mg un S masa ir 15 g abiem, bet attiecība, kurā Mg un S reaģē, ir 3: 4, nevis 1: 1. Tad var secināt, ka reaģenta pārpalikums ir Mg, jo tas ir mazāks attiecībā pret S.

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

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

11,25 g Mg

Mg pārsnieguma masa = 15 g - 11,25 g

3,75 g.

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

MgS masa = Mg masa + S masa

11,25 g + 15 g.

26, 25 g

Vingrinājumu izglītības vajadzībām var veikt šādi:

Aprēķina 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 būtu tāda, kā parādīts šajā gadījumā, varētu redzēt, ka 15 g S nepietiek, lai pilnībā reaģētu ar 15 g Mg, kam trūkst 5 g. Tas apstiprina, ka reaģenta pārpalikums ir Mg un S ir ierobežojošais reaģents, veidojot MgS, ja abiem reaktīvajiem elementiem ir vienāda masa.

- 2. vingrinājums

Aprēķina nātrija hlorīda (NaCl) un piemaisījumu masu 52 g NaCl ar procentuālo tīrību 97,5%.

Dati:

-Palas masa: 52 g NaCl

-Tīrs procents = 97,5%.

1. solis: aprēķiniet tīro NaCl masu

NaCl masa = 52 gx 97,5% / 100%

50,7 g

2. solis: piemaisījumu masas aprēķināšana

% piemaisījumu = 100% - 97,5%

2,5%

Piemaisījumu masa = 52 gx 2,5% / 100%

1,3 g

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

-Uzdevums 3

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

Dati:

-HNO ₃ masa = 40 g

-Otomālais svars = 16 g / mol.

-Molecular svars HNO ₃

1. solis: aprēķiniet HNO molu skaitu

Moles HNO ₃ = 40 g HNO ₃ x 1 molu HNO ₃ /63 g HNO ₃

0,635 moli

2. solis: aprēķiniet klāt esošo molu skaitu

HNO ₃ formula norāda, ka uz katru HNO ₃ molu ir 3 moli O.

Moli O = 0,635 moli HNO ₃ X 3 moliem O / mols HNO ₃

1,905 moli O

3. solis: aprēķina O masu 40 g HNO

g O = 1,905 moli O x 16 g O / O mol

30,48 g

Citiem vārdiem sakot, no 40 g HNO ₃ 30,48 g ir saistīti tikai ar skābekļa atomu molu svaru. Šis lielais skābekļa daudzums ir raksturīgs oksoanjoniem vai to terciārajiem sāļiem (piemēram, NaNO ₃ ).

-Uzdevums 4

Cik gramu kālija hlorīda (KCl) veidojas, sadaloties 20 g kālija hlorāta (KClO ₃ )? Zinot, ka KCl molekulmasa ir 74,6 g / mol un KClO ₃ molekulmasa ir 122,6 g / mol

Dati:

-KClO ₃ masa = 20 g

-KCl molekulmasa = 74,6 g / mol

-KClO ₃ molekulmasa = 122,6 g / mol

1. solis: reakcijas vienādojums

2KClO ₃ => 2Kcl + 3O ₂

2. solis: aprēķiniet KClO masu

g KClO ₃ = 2 moli x 122,6 g / mols

245,2 g

3. solis: aprēķiniet KCl masu

g KCl = 2 moli x 74,6 g / mols

149,2 g

4. solis: aprēķina sadalīšanās rezultātā iegūtā KCl masu

Sadalot 149,2 g KCl, iegūst 245 g KClO ₃ . Tad šo attiecību (stehiometrisko koeficientu) var izmantot, lai atrastu KCl masu, kas rodas no 20 g KClO ₃ :

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

12,17 g

Ņemiet vērā, kā ir O ₂ masas attiecība KClO ₃ . No 20 g KClO ₃ nedaudz mazāk par pusi veido skābeklis, kas ir daļa no oksoanjonu hlorāta.

-5. Vingrinājums

Atrodiet šādu vielu procentuālo sastāvu: a) dopa, C ₉ H ₁₁ NO ₄ un b) vanilīns, C ₈ H ₈ O ₃ .

a) Dopa

1. solis: atrodiet dopa C molekulmasu

Lai to izdarītu, savienojumā esošo elementu atomu svars sākotnēji tiek reizināts ar molu skaitu, ko pārstāv to apakšindeksi. Lai atrastu molekulmasu, pievieno dažādu elementu gramus.

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 Dopa sastāvā esošo elementu procentuālo sastāvu

Šim nolūkam tiek pieņemts, ka tā molekulmasa (197 g) ir 100%.

% no C = 108 g / 197 g x 100%

54,82%

% H = 11 g / 197 g x 100%

5,6%

% no N = 14 g / 197 gx 100%

7,10%

% O = 64 g / 197 g

32,48%

b) vanilīns

1. daļa: vanilīna C molekulmasas aprēķināšana

Lai to izdarītu, katra elementa atomu svaru reizina ar tajā esošo molu skaitu, pieskaitot dažādu elementu iegūto masu

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

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

Vai arī: 16 g / mol x 3 mol = 48 g

Molekulmasa = 96 g + 8 g + 48 g

152 g

2. daļa: Atrodiet vanilīna dažādo elementu%

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

% no C = 96 g / 152 gx 100%

63,15%

% no H = 8 g / 152 gx 100%

5,26%

% O = 48 g / 152 gx 100%

31,58%

- 6. vingrinājums

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

Dati:

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

1. darbība: alkohola sastāvā esošo elementu molu skaita aprēķināšana

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

Molu skaita aprēķins:

Molu skaits = elementa masa / elementa atomsvars

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

5 moli

molu ar H = 13 g / (1 g / mol)

13 molu

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

1,69 moli

2. solis: iegūstiet minimālo vai empīrisko formulu

Lai to izdarītu, atrodiet veselo skaitļu attiecību starp dzimumzīmju skaitu. Tas kalpo minimālo formulu elementu atomu skaita iegūšanai. Šim nolūkam dažādu elementu dzimumzīmes mazākā mērā tiek dalītas ar elementa molu skaitu.

C = 5 moli / 1,69 moli

C = 2,96

H = 13 moli / 1,69 moli

H = 7,69

O = 1,69 mol / 1,69 mol

O = 1

Noapaļojot šos skaitļus, minimālā formula ir: C ₃ H ₈ O. Šī formula atbilst propanola, CH ₃ CH ₂ CH ₂ OH formulai . Tomēr šī formula ir tāda pati kā savienojumam CH ₃ CH ₂ OCH ₃ , metilēterim.

Atsauces

1. Dominguez Arias MJ (sf). Aprēķini ķīmiskās reakcijās. Atgūts no: uv.es
2. Aprēķini ar ķīmiskajām formulām un vienādojumiem. . Iegūts no: 2.ķīmija.msu.edu
3. Dzirksteles. (2018). Stehiometriskais aprēķins. Atgūts no: sparknotes.com
4. ChemPages tīklojumi. (sf). Stehiometrijas modulis: vispārējā stehiometrija. Atgūts no: chem.wisc.edu
5. Flores, J. Química (2002) redakcija Santillana.
6. Vaitens, Deiviss, Peks un Stenlijs. Ķīmija. (8. izd.). CENGAGE mācīšanās.