Obliczenia stechiometryczne

Jakie są obliczenia stechiometryczne?

Obliczenia stechiometryczne Są to te, które są przeprowadzane na podstawie relacji masowych pierwiastków lub związków zaangażowanych w reakcję chemiczną.

Pierwszym krokiem do ich wykonania jest zrównoważenie reakcji chemicznej zainteresowania. Podobnie należy znać prawidłowe wzory związków związanych z procesem chemicznym.

Obliczenia stechiometryczne opierają się na zastosowaniu zestawu praw, w tym: prawo ochrony masowej; prawo określonych proporcji lub stałego składu; I wreszcie prawo wielu proporcji.

Prawo ochrony masy stwierdza, że ​​w reakcji chemicznej suma mas reagujących substancji jest równa suma mas produktów. W reakcji chemicznej całkowita masa pozostaje stała.

Prawo zdefiniowanych proporcji lub stałego składu wskazuje, że pokazujesz inaczej od każdego czystego związku, ma te same elementy w tych samych proporcjach masy. Na przykład czysta woda jest taka sama, niezależnie od jej źródła lub tego, co nadchodzi kontynent (lub planeta).

I trzecie prawo, liczne proporcje, wskazuje, że gdy dwa elementy A i B tworzą więcej niż jeden związek, proporcja masy pierwiastka B, która jest połączona z daną masą pierwiastka A, w każdym ze związków, może wyrażać się w kategoriach małych liczb całkowitych. To znaczy dla_NB_M N I M Są liczbami całkowitymi.

Jakie są obliczenia stechiometryczne i ich etapy?

Są to obliczenia zaprojektowane w celu rozwiązywania różnych pytań, które mogą pojawić się podczas badania reakcji chemicznej. W tym celu musi być posiadana znajomość procesów chemicznych i praw, które je rządzą.

Na przykład przy użyciu obliczeń stechiometrycznych z masy reagującej substancji można uzyskać nieznaną masę innego odczynnika. Możesz także znać procentowy skład elementów chemicznych obecnych w związku i z niego, uzyskać wzór empiryczny związku.

W konsekwencji znajomość empirycznego lub minimalnego wzoru związku pozwala na ustanowienie jego wzoru molekularnego.

Ponadto obliczenia stechiometryczne pozwalają w reakcji chemicznej wiedzieć, czym jest odczynnik ograniczający lub czy istnieje nadmiar odczynnika, a także masa tego.

Gradacja

Etapy będą zależeć od rodzaju podniesionego problemu, a także od jego złożoności.

Dwie popularne sytuacje to:

• Dwa elementy reagują, aby spowodować związek i znana jest tylko masa jednego z elementów reagujących.
• Pożądane jest, aby znać nieznaną masę drugiego elementu, a także masę związku wynikającą z reakcji.

Ogólnie rzecz biorąc, w rozstrzygnięciu tych ćwiczeń należy śledzić następującą kolejność etapów:

• Ustalić równanie reakcji chemicznej.
• Równoważyć równanie.
• Trzeci etap to, stosując masę atomową elementów i współczynników stechiometrycznych.
• Następnie, stosując prawo zdefiniowanych proporcji, po znanej masie reagującego elementu i proporcji, z jaką reaguje z drugim elementem, aby poznać masę drugiego elementu.
• A piąty i ostatni etap, jeśli masy reagujących elementów są znane, jego suma pozwala obliczyć masę związku wytwarzanego w reakcji. W takim przypadku informacje te są uzyskiwane na podstawie prawa ochrony masowej.

Może ci służyć: alfa-Zotoglutarate: Właściwości, funkcje i aplikacje

Rozwiązane ćwiczenia

-Ćwiczenie 1

Jaki jest nadmiar odczynnika, gdy 15 g mg z 15 g S reaguje się na formę Mg? I ile gramów MG wystąpi w reakcji?

Dane:

-Mg i s = 15 g masy

-Waga atomowa Mg = 24,3 g/mol.

-Waga atomowa s = 32,06 g/mol.

Krok 1: Równanie reakcji

Mg +s => mgs (jest już zrównoważony)

Krok 2: Ustanowienie proporcji, w której Mg i S są łączone w celu wytworzenia MG

Aby uprościć, możesz zaokrąglić masę atomową Mg przy 24 g/mol i masę atomową S przy 32 g/mol. Wówczas odsetek, w którym S i Mg są łączone, wynosi 32:24, dzieląc 2 terminy przez 8, proporcja jest zmniejszona do 4: 3.

W wzajemnym proporcjach, w którym MG jest łączone z S, jest równa 3: 4 (mg/s)

Krok 3: Dyskusja i obliczanie nadmiaru odczynnika i jego masy

Masa Mg i S wynosi 15 g dla obu, ale odsetek, w którym reaguje Mg i S, wynosi 3: 4 i nr 1: 1. Następnie można wywnioskować, że nadmiar odczynnika jest MG, ponieważ jest on mniejszy w stosunku do S.

Wniosek ten można przetestować, obliczając masę Mg, która reaguje z 15 g s.

g mg = 15 g S x (3 g mg)/mol)/(4 g s/mol)

11,25 g mg

Superant Mg Mass = 15 g - 11,25 g

3,75 g.

Krok 4: Mgs Masa utworzona w reakcji na podstawie prawa masowej ochrony

Mgs masa = mg masa + masa s s

11,25 g + 15 g.

26, 25 g

Ćwiczenie do celów dydaktycznych można wykonać w następujący sposób:

Oblicz gramy S, które reagują z 15 g mg, przy użyciu w tym przypadku odsetka 4: 3.

g s = 15 g mg x (4 g s/mol)/(3 g mg/mol)

20 g

Gdyby w tym przypadku przedstawiała sytua. To potwierdza, że ​​nadmiar odczynnika to Mg, a S jest ograniczającym odczynnikiem w tworzeniu MG, gdy oba elementy reaktywne mają tę samą masę.

Może ci służyć: fluor magnezowy: struktura, właściwości, synteza, zastosowania

-Ćwiczenie 2

Oblicz masę chlorku sodu (NaCl) i zanieczyszczeń w 52 g NaCl z procentem czystości 97,5%.

Dane:

-Masa próbki: 52 g NaCl

-Procent czystości = 97,5%.

Krok 1: Obliczanie czystej masy NaCl

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

50,7 g

Krok 2: Obliczanie masy zanieczyszczeń

% zanieczyszczeń = 100% - 97,5%

2,5%

Masa zanieczyszczeń = 52 g x 2,5%/100%

1,3 g

Dlatego z 52 g soli 50,7 g to czyste kryształy NaCl i 1,3 g zanieczyszczeń (takich jak inne jony lub materia organiczna).

-Ćwiczenie 3

Jaka jest masa tlenu (O) w 40 g kwasu azotowego (HNO₃), wiedząc, że jego masa cząsteczkowa wynosi 63 g/mol, a masa atomowa O wynosi 16 g/mol?

Dane:

-Hno Mass₃ = 40 g

-Waga atomowa O = 16 g/mol.

-Masa cząsteczkowa HNO₃

Krok 1: Oblicz liczbę moli HNO₃ obecne w masie 40 g kwasu

Mole Hno₃ = 40 g HNO₃ x 1 mol HNO₃/63 g HNO₃

0,635 moli

Krok 2: Oblicz liczbę moli lub obecnych

Formuła HNO₃ Wskazuje, że istnieją 3 mole lub dla każdego mol HNO_3.

Mole o = 0,635 moli HNO₃ X 3 mole O/MOL HNO₃

1 905 moli O

Krok 3: Obliczanie masy lub obecności w 40 g HNO₃

G o = 1905 moli o x 16 g o/mol o

30,48 g

To znaczy 40G HNO₃, 30,48 g są wyłącznie spowodowane ciężarem moli atomów tlenu. Ten wielki odsetek tlenu jest typowy dla oksoanionów lub ich soli trzeciorzędowych (Nano₃, Na przykład).

-Ćwiczenie 4

Ile gramów chlorku potasu (KCl) jest wytwarzanych przez rozkład 20 g chloranu potasu (KcLo₃)?, Wiedząc, że masa cząsteczkowa KCl wynosi 74,6 g/mol, a masa cząsteczkowa KCLO₃ to 122,6 g/mol

Dane:

-KcLo Mass₃ = 20 g

-Masa cząsteczkowa Kcl = 74,6 g/mol

-Masa cząsteczkowa KcLo₃ = 122,6 g/mol

Krok 1: Równanie reakcji

2KCLO₃ => 2KCl + 3o₂

Krok 2: Obliczanie masy kclo₃

G of Kclo₃ = 2 mole x 122,6 g/mol

245,2 g

Krok 3: Obliczanie masy KCl

g Kcl = 2 moli x 74,6 g/mol

149,2 g

Krok 4: Obliczanie masy KCl wytwarzanej przez rozkład

245 g KCLO₃ Są one wytwarzane przez rozkład 149, 2 g KCl. Tak więc proporcja (współczynnik stechiometryczny) można wykorzystać do znalezienia masy KCl, która występuje z 20 g KCLO₃:

g Kcl = 20 g KcLo₃ x 149 g KCl / 245,2 g KCLO₃

12,17 g

Zwróć uwagę, jak masowy związek O₂ Wewnątrz kclo₃. Z 20 g Kclo₃, Nieco mniej niż połowa wynika z tlenu, który jest częścią chloranu oksoanionu.

-Ćwiczenie 5

Znajdź procentowy skład następujących substancji: a) Dopa, c₉H_jedenaścieNIE₄ i b) Vainillina, c₈H₈ALBO₃.

Może ci służyć: dimetyloinę: struktura, właściwości, synteza, zastosowania

a) Dopa

Krok 1: Znajdź masę cząsteczkową DPA C₉H_jedenaścieNIE₄

W tym celu początkowo mnoża się masa atomowa elementów obecnych w związku moli reprezentowanych przez ich dolne kroki. Aby znaleźć masę cząsteczkową, dodaje się Gramy wniesione przez różne elementy.

Węgiel (c): 12 g/mol x 9 mol = 108 g

Wodór (H): 1 g/mol x 11 mol = 11 g

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

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

Masa cząsteczkowa DOP = (108 G + 11 G + 14G + 64 g)

197 g

Krok 2: Znajdź procentowy skład elementów obecnych w DOPA

Aby to zrobić, jego masa cząsteczkowa (197 g) jest traktowana jako 100%.

% C = 108 g/197g x 100%

54,82%

% H = 11 g/197g x 100%

5,6 %

% n = 14 g/197 g x 100%

7,10%

% O = 64 g/197 g

32,48%

b) Vainillina

Część 1: Obliczanie masy cząsteczkowej waniliny C₈H₈ALBO₃

Aby to zrobić, masa atomowa każdego elementu jest mnożona przez liczbę obecnych moli, dodając masę, którą zapewniają różne elementy

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

Waga cząsteczkowa = 96 g + 8 g + 48 g

152 g

Część 2: Znajdź % różnych elementów obecnych w Vainillina

Zakłada się, że jego masa cząsteczkowa (152 g/mol) stanowi 100%.

% C = 96 g /152 g x 100%

63,15%

% H = 8 g / 152 g x 100%

5,26%

% O = 48 g/152 g x 100%

31, 58 %

-Ćwiczenie 6

Skład procentu masy alkoholu jest następujący: węgiel (C) 60%, wodór (H) 13% i tlen (O) 27%.  Uzyskaj minimalną formułę lub formułę empiryczną.

Dane:

Wagi atomowe: C 12 g/mol, H 1G/mol i tlen 16 g/mol.

Krok 1: Obliczanie liczby moli elementów obecnych w alkoholu

Zakłada się, że masa alkoholu wynosi 100 g. W związku z tym masa C wynosi 60 g, masa H wynosi 13 g, a masa tlenu wynosi 27 g.

Obliczanie liczby moli:

Liczba moli = masa elementu pierwiastka/waga

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

5 moli

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

13 moli

mole o = 27 g/(16 g/mol)

1,69 moli

Krok 2: Uzyskanie wzoru minimalnego lub empirycznego

Aby to zrobić, stwierdzono odsetek liczby całkowitej między liczbą moli. Służy to do uzyskania liczby atomów pierwiastków w minimalnym wzorze. W tym celu mole różnych elementów są podzielone między liczbę moli elementu w niższym proporcji.

C = 5 moli/1,69 moli

C = 2,96

H = 13 moli/1,69 moli

H = 7,69

O = 1,69 moli/1,69 moli

O = 1

Zaokrąglając te figury, minimalna formuła to: C₃H₈ALBO. Ta formuła odpowiada wzoru propanolu, ch₃Ch₂Ch₂Oh. Jednak ten wzór jest również złożonym CH₃Ch₂Och₃, Eter etylu metylowy.