Zdieľam:
Stoichiometrické výpočty v tom, čo tvoria, etapy, cvičenia riešené
stechiometrických výpočtov sú tie, ktoré sú vytvorené na základe hmotnostného vzťahu prvkov alebo zlúčenín, ktoré sa podieľajú na chemickej reakcii.
Prvým krokom k ich realizácii je vyváženie záujmovej chemickej reakcie. Tiež musia byť známe správne vzorce zlúčenín, ktoré sa podieľajú na chemickom procese.
Stechiometrické výpočty sú založené na použití súboru zákonov, medzi ktorými sú: Zákon zachovania hmoty; zákon určitých rozmerov alebo konštantného zloženia; a napokon zákon viacerých pomerov.
Zákon zachovania hmoty ukazuje, že pri chemickej reakcii je súčet hmotností reaktantov rovný súčtu hmotností produktov. Pri chemickej reakcii zostáva celková hmotnosť konštantná.
Zákon určitého pomeru alebo konštantného zloženia uvádza, že rôzne vzorky akejkoľvek čistej zlúčeniny majú rovnaké prvky v rovnakom hmotnostnom pomere. Napríklad čistá voda je rovnaká bez ohľadu na jej zdroj alebo kontinent, z ktorého pochádza.
Tretí zákon, ktorý má viacero pomerov, naznačuje, že keď dva prvky A a B tvoria viac ako jednu zlúčeninu, podiel hmoty prvku B, ktorý sa spája s danou hmotnosťou prvku A v každej zo zlúčenín. , môžu byť vyjadrené ako malé celé čísla. To znamená pre AnBm n a m sú to celé čísla.
index
- 1 Aké sú stechiometrické výpočty a ich štádiá??
- 1.1 Fázy
- 2 Riešené úlohy
- 2.1 - Cvičenie 1
- 2.2-Cvičenie 2
- 2.3 - Cvičenie 3
- 2.4 - Cvičenie 4
- 2.5 - Cvičenie 5
- 2.6 - Cvičenie 6
- 3 Odkazy
Aké sú stechiometrické výpočty a ich štádiá?
Sú to výpočty určené na riešenie rôznych otázok, ktoré môžu vzniknúť pri skúmaní chemickej reakcie. Preto musíte mať vedomosti o chemických procesoch a zákonoch, ktorými sa riadia.
S použitím stechiometrického výpočtu sa môže získať napríklad z hmotnosti reaktantu neznáma hmotnosť ďalšieho reaktantu. Môžete tiež poznať percentuálne zloženie chemických prvkov prítomných v zlúčenine a od nej, získať empirický vzorec zlúčeniny.
Z toho vyplýva, že znalosť empirického alebo minimálneho vzorca zlúčeniny umožňuje vytvorenie jej molekulárneho vzorca.
Okrem toho stechiometrický výpočet umožňuje zistiť v chemickej reakcii, ktorá je limitujúcim činidlom, alebo ak existuje nadbytok činidla, ako aj hmotnosť tohto činidla..
stupňa
Tieto štádiá budú závisieť od typu problému a jeho zložitosti.
Dve bežné situácie sú:
-Reagujú sa dva prvky na vytvorenie zlúčeniny a pozná sa iba hmotnosť jedného z reaktantov.
-Je žiaduce poznať neznámu hmotnosť druhého prvku, ako aj hmotnosť zlúčeniny, ktorá je výsledkom reakcie.
Všeobecne platí, že pri riešení týchto cvičení sa musí riadiť nasledujúcim poradím stupňov:
-Nastavte rovnicu chemickej reakcie.
-Vyvažte rovnicu.
-Tretia etapa spočíva v použití atómových hmotností prvkov a stechiometrických koeficientov na získanie podielu hmotností reaktantov..
-Potom, s použitím zákona definovaných pomerov, keď je známa hmotnosť reaktantu a podiel, s ktorým reaguje s druhým prvkom, poznajte hmotnosť druhého prvku.
-A piata a posledná fáza, ak poznáme hmotnosti reaktantových prvkov, ich súčet nám umožňuje vypočítať hmotnosť zlúčeniny vyrobenej v reakcii. V tomto prípade sa táto informácia získava na základe zákona o zachovaní hmotnosti.
Vyriešené cvičenia
-Cvičenie 1
Aké je zostávajúce činidlo, keď 15 g Mg reaguje s 15 g S za vzniku MgS? A koľko gramov MgS vznikne v reakcii?
údaje:
-Mg a S = 15 g
-Mg atómová hmotnosť = 24,3 g / mol.
-Atómová hmotnosť S = 32,06 g / mol.
Krok 1: reakčná rovnica
Mg + S => MgS (už vyvážené)
Krok 2: Stanovte pomer, v ktorom sa Mg a S kombinujú na výrobu MgS
Pre jednoduchosť sa atómová hmotnosť Mg môže zaokrúhliť na 24 g / mol a atómová hmotnosť S na 32 g / mol. Potom podiel, v ktorom sú S a Mg kombinované, bude 32:24, pričom sa tieto dve termíny delia na 8, pričom pomer sa zníži na 4: 3.
V recipročnej forme sa podiel, v ktorom sa Mg kombinuje so S, rovná 3: 4 (Mg / S)
Krok 3: diskusia a výpočet zostávajúceho činidla a jeho hmotnosti
Hmotnosť Mg a S je 15 g pre obidva, ale podiel reakcií Mg a S je 3: 4 a nie 1: 1. Potom možno vyvodiť, že zostávajúce činidlo je Mg, pretože je v menšom pomere vzhľadom na S.
Tento záver môže byť testovaný výpočtom hmotnosti Mg, ktorý reaguje s 15 g S.
g Mg = 15 g Sx (3 g Mg) / mol) / (4 g S / mol)
11,25 g Mg
Nadbytok Mg = 15 g - 11,25 g
3,75 g.
Krok 4: Hmotnosť MgS vytvorená v reakcii na základe zákona zachovania hmoty
Hmotnosť MgS = hmotnosť Mg + hmotnosť S
11,25 g + 15 g.
26, 25 g
Cvičenie s didaktickými cieľmi by sa mohlo uskutočniť nasledujúcim spôsobom:
Vypočítajte gramy S, ktoré reagujú s 15 g Mg, pričom sa použije pomer 4: 3.
g S = 15 g Mg x (4 g S / mol) / (3 g Mg / mol)
20 g
Ak by bola situácia v tomto prípade prezentovaná, bolo by vidieť, že 15 g S nedosiahne úplnú reakciu s 15 g Mg, chýba 5 g. To potvrdzuje, že zvyšné činidlo je Mg a S je limitujúcim činidlom pri tvorbe MgS, keď obidve reaktívne prvky majú rovnakú hmotnosť..
-Cvičenie 2
Vypočítajte hmotnosť chloridu sodného (NaCl) a nečistôt v 52 g NaCl s čistotou 97,5%..
údaje:
-Hmotnosť vzorky: 52 g NaCl
-Percento čistoty = 97,5%.
Krok 1: Výpočet čistej hmotnosti NaCl
Hmotnosť NaCl = 52 g x 97,5% / 100%
50,7 g
Krok 2: výpočet hmotnosti nečistôt
% nečistôt = 100% - 97,5%
2,5%
Hmotnosť nečistôt = 52 g x 2,5% / 100%
1,3 g
Z 52 g soli je teda 50,7 g čistých kryštálov NaCl a 1,3 g nečistôt (ako sú iné ióny alebo organické látky)..
-Cvičenie 3
Aké množstvo kyslíka (O) je v 40 g kyseliny dusičnej (HNO)3), s vedomím, že jeho molekulová hmotnosť je 63 g / mol a atómová hmotnosť O je 16 g / mol?
údaje:
-Hmotnosť HNO3 = 40 g
-Atómová hmotnosť O = 16 g / mol.
-Molekulová hmotnosť HNO3
Krok 1: Vypočítajte počet mólov HNO3 prítomná v množstve 40 g kyseliny
Móly HNO3 = 40 g HNO3 x 1 mol HNO3/ 63 g HNO3
0,635 mol
Krok 2: Vypočítajte počet mólov prítomného O
Vzorec HNO3 označuje, že existujú 3 móly O pre každý mól HNO3.
Moly O = 0,635 mol HNO3 X 3 moly O / mol HNO3
1,905 mólov O
Krok 3: Vypočítajte hmotnosť O prítomnú v 40 g HNO3
O = 1,905 mol O x 16 g O / mol O
30,48 g
To znamená, že 40g HNO3, 30,48 g je spôsobených výlučne hmotnosťou molárnych atómov kyslíka. Tento veľký podiel kyslíka je typický pre oxoanióny alebo ich terciárne soli (NaNO3, napríklad).
-Cvičenie 4
Koľko gramov chloridu draselného (KCl) vzniká rozkladom 20 g chlorečnanu draselného (KClO)?3), s vedomím, že molekulová hmotnosť KCl je 74,6 g / mol a molekulová hmotnosť KClO3 je to 122,6 g / mol
údaje:
-Hmotnosť KClO3 = 20 g
-Molekulová hmotnosť KCl = 74,6 g / mol
-Molekulová hmotnosť KClO3 = 122,6 g / mol
Krok 1: reakčná rovnica
2KCL3 => 2KCl + 3O2
Krok 2: Výpočet KClO hmoty3
g chloridu draselného3 = 2 moly x 122,6 g / mol
245,2 g
Krok 3: Vypočítajte hmotnosť KCl
g KCl = 2 moly x 74,6 g / mol
149,2 g
Krok 4: výpočet hmotnosti KCl vytvoreného rozkladom
245 g chloridu draselného3 Rozkladom sa pripraví 149,2 g chloridu draselného. Potom sa tento pomer (stechiometrický koeficient) môže použiť na zistenie hmotnosti KCl, ktorý sa vyrába z 20 g KClO3:
KCl = 20 g KClO3 x 149 g KCl / 245,2 g KClO3
12,17 g
Všimnite si, aký je hmotnostný pomer O2 vnútri KClO3. Z 20 g KClO3, o niečo menej ako polovica je spôsobená kyslíkom, ktorý je súčasťou chlorečnanu oxoaniónu.
-Cvičenie 5
Zistite percentuálne zloženie nasledujúcich látok: a) dopa, C9H11NO4 a b) Vainillina, C8H8O3.
a) Dopa
Krok 1: Zistite molekulovú hmotnosť dopa C9H11NO4
Na to sa atómová hmotnosť prvkov prítomných v zlúčenine najskôr vynásobí počtom mólov reprezentovaných ich indexmi. Na zistenie molekulovej hmotnosti pridajte gramy poskytnuté rôznymi prvkami.
Uhlík (C): 12 g / mol x 9 mol = 108 g
Vodík (H): 1 g / mol x 11 mol = 11 g
Dusík (N): 14 g / mol x 1 mol = 14 g
Kyslík (O): 16 g / mol x 4 mol = 64 g
Molekulová hmotnosť dopa = (108 g + 11 g + 14 g + 64 g)
197 g
Krok 2: Nájdite percentuálne zloženie prvkov prítomných v dopa
Na tento účel sa jej molekulová hmotnosť (197 g) považuje za 100%..
% C = 108 g / 197 g x 100%
54.82%
% H = 11 g / 197 g x 100%
5,6%
% N = 14 g / 197 g x 100%
7,10%
% O = 64 g / 197 g
32,48%
b) Vanilín
Časť 1: výpočet molekulovej hmotnosti vanilínu C8H8O3
Na tento účel sa atómová hmotnosť každého prvku vynásobí počtom jeho súčasných krtkov, čím sa pridá hmotnosť, ktorú prispievajú rôzne prvky.
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
Molekulová hmotnosť = 96 g + 8 g + 48 g
152 g
Časť 2: Nájdite% rôznych prvkov prítomných v vanilíne
Predpokladá sa, že jeho molekulová hmotnosť (152 g / mol) predstavuje 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%
-Cvičenie 6
Hmotnostné percentuálne zloženie alkoholu je nasledujúce: uhlík (C) 60%, vodík (H) 13% a kyslík (O) 27%. Získajte minimálny vzorec alebo empirický vzorec.
údaje:
Atómové hmotnosti: C 12 g / mol, H 1 g / mol a kyslík 16 g / mol.
Krok 1: výpočet počtu mólov prvkov prítomných v alkohole
Predpokladá sa, že hmotnosť alkoholu je 100 g. V dôsledku toho je hmotnosť C 60 g, hmotnosť H 13 g a hmotnosť kyslíka 27 g.
Výpočet počtu krtkov:
Počet mólov = hmotnosť prvku / atómová hmotnosť prvku
móly C = 60 g / (12 g / mol)
5 mol
móly H = 13 g / (1 g / mol)
13 mol
móly O = 27 g / (16 g / mol)
1,69 mol
Krok 2: Získať minimálny alebo empirický vzorec
Aby sme to dosiahli, zistíme podiel celých čísel medzi počtom krtkov. To slúži na získanie počtu atómov prvkov v minimálnom vzorci. Na tento účel sú móly rôznych prvkov vydelené počtom mólov prvku v menšom pomere.
C = 5 mol / 1,69 mol
C = 2,96
H = 13 mol / 1,69 mol
H = 7,69
0 = 1,69 mol / 1,69 mol
O = 1
Zaokrúhľujúc tieto čísla, minimálny vzorec je: C3H8O. Tento vzorec zodpovedá množstvu propanolu, CH3CH2CH2OH. Tento vzorec je však tiež vzorec CH zlúčeniny3CH2OCH3, etylmetyléter.
referencie
- Dominguez Arias M. J. (s.f.). Výpočty v chemických reakciách. Obnovené z: uv.es
- Výpočty s chemickými vzorcami a rovnicami. [PDF]. Prevzaté z: 2.chemistry.msu.edu
- SparkNotes. (2018). Stoichiometrický výpočet. Zdroj: sparknotes.com
- ChemPages Netorials. (N. D.). Modul stechiometrie: Všeobecná stechiometria. Zdroj: chem.wisc.edu
- Flores, J. Química (2002) Editorial Santillana.
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chémia. (8. vydanie). CENGAGE Učenie.