Вирішуються стехіометричні розрахунки, в яких вони складаються, етапи, вправи

The стехіометричні розрахунки є ті, які зроблені на основі масових зв'язків елементів або сполук, які беруть участь у хімічній реакції.

Першим кроком для їх реалізації є збалансування цікавить хімічної реакції. Також повинні бути відомі правильні формули сполук, які беруть участь у хімічному процесі.

Стехіометричні розрахунки ґрунтуються на застосуванні набору законів, серед яких наступні: Закон збереження маси; закон певних пропорцій або постійний склад; і, нарешті, закон множинних пропорцій.

Закон збереження маси вказує, що в хімічній реакції сума мас реагуючих речовин дорівнює сумі мас продуктів. У хімічній реакції загальна маса залишається постійною.

Закон певних пропорцій або постійний склад говорить про те, що різні зразки будь-якого чистого з'єднання мають однакові елементи в однакових масових пропорціях. Наприклад, чиста вода є однаковою незалежно від того, з якого джерела, чи з якого континенту (чи планети) вона походить.

І третій закон, що має численні пропорції, вказує, що коли два елементи A і B утворюють більше, ніж одну сполуку, частка маси елемента B, що поєднується з заданою масою елемента A, у кожному з сполук , можуть бути виражені через малі цілі числа. Тобто для A_nB_m n і m це цілі числа.

Індекс

• 1 Які стехіометричні розрахунки та їхні етапи??
  • 1.1 Етапи
• 2 Вправи вирішені
  • 2.1 -Вправа 1
  • 2.2 -Вправа 2
  • 2.3 -Вправа 3
  • 2.4 -Вправа 4
  • 2.5 - Вправа 5
  • 2.6 -Вправа 6
• 3 Посилання

Що таке стехіометричні розрахунки та їх етапи?

Це розрахунки, призначені для вирішення різних питань, які можуть виникнути при вивченні хімічної реакції. Для цього необхідно мати знання про хімічні процеси і закони, які їх керують.

При використанні стехіометричного розрахунку можна отримати, наприклад, від маси реагенту невідому масу іншого реагенту. Можна також знати процентний склад хімічних елементів, присутніх в з'єднанні і з нього, отримувати емпіричну формулу з'єднання.

Отже, знання емпіричної або мінімальної формули сполуки дозволяє встановити її молекулярну формулу.

Крім того, стехіометричний розрахунок дозволяє знати в хімічній реакції, яка є обмежуючим реагентом, або якщо є надлишковий реагент, а також маса цієї.

Етапи

Етапи будуть залежати від типу поставленої задачі, а також від її складності.

Дві звичайні ситуації:

-Реагують два елементи, щоб створити з'єднання і знати тільки масу одного з реагентів.

-Бажано знати невідомі маси другого елемента, а також масу сполуки, що утворюється в результаті реакції.

Як правило, при вирішенні цих вправ необхідно дотримуватися наступного порядку етапів:

-Встановлюють рівняння хімічної реакції.

-Баланс рівняння.

-Третьою стадією є, використовуючи атомні ваги елементів і стехіометричні коефіцієнти, отримати частку мас реагуючих речовин.

-Потім, використовуючи закон визначених пропорцій, коли відома маса реагентного елемента і частка, з якою вона реагує з другим елементом, відомо масу другого елемента.

-І п'ята, і остання стадія, якщо ми знаємо маси елементів реагентів, то їх сума дозволяє обчислити масу сполуки, що утворюється в реакції. У цьому випадку ця інформація виходить на основі закону збереження маси.

Вирішені вправи

-Вправа 1

Що таке залишок реагенту, коли 15 г Mg реагують з 15 г S для утворення MgS? І скільки грамів MgS буде вироблено в реакції?

Дані:

-Маса Mg і S = 15 г

-Атомна маса Mg = 24,3 г / моль.

-Атомна маса S = 32,06 г / моль.

Крок 1: рівняння реакції

Mg + S => MgS (вже збалансований)

Етап 2: Встановлюють співвідношення, в якому M і S об'єднують для отримання MgS

Для простоти атомна маса Mg може бути округлена до 24 г / моль, а атомна маса S до 32 г / моль. Тоді частка, в якій об'єднано S і Mg, складе 32:24, розділивши 2 умови на 8, частка зменшиться до 4: 3.

У зворотній формі частка, в якій Mg об'єднується з S, дорівнює 3: 4 (Mg / S)

Етап 3: обговорення і розрахунок залишку реагенту і його маси

Маса Mg і S становить 15 г для обох, але частка, в якій Mg і S реагують, становить 3: 4, а не 1: 1. Тоді можна зробити висновок, що залишок реагенту є Mg, оскільки він має меншу частку по відношенню до S.

Цей висновок можна перевірити, обчисливши масу Mg, що реагує з 15 г S.

г Mg = 15 г S x (3 г Mg) / моль) / (4 г S / моль)

11,25 г Mg

Надлишкова маса Mg = 15 г - 11,25 г

3,75 г.

Етап 4: Маса MgS, що утворюється в реакції, заснована на законі збереження маси

Маса MgS = маса Mg + маса S

11,25 г + 15 г.

26, 25 р

Вправу з дидактичними цілями можна здійснити таким чином:

Розраховують грами S, які реагують з 15 г Mg, використовуючи в цьому випадку співвідношення 4: 3.

g S = 15 г Mg x (4 г S / моль) / (3 г Mg / моль)

20 г

Якби ситуація була представлена ​​в даному випадку, то можна було б бачити, що 15 г S не досягали б до повної реакції з 15 г Mg, відсутнім 5 г. Це підтверджує, що залишився реагент є Mg і S є обмежуючим реагентом при утворенні MgS, коли обидві реактивні елементи мають однакову масу.

-Вправа 2

Розрахуйте масу хлориду натрію (NaCl) і домішок у 52 г NaCl з процентним вмістом 97,5%.

Дані:

-Маса зразка: 52 г NaCl

-Відсоток чистоти = 97,5%.

Крок 1: Розрахунок чистої маси NaCl

Маса NaCl = 52 г х 97,5% / 100%

50,7 г

Етап 2: розрахунок маси домішок

% домішок = 100% - 97,5%

2,5%

Маса домішок = 52 г х 2,5% / 100%

1,3 г

Таким чином, з 52 г солі, 50,7 г є чистими кристалами NaCl, і 1,3 г домішок (таких як інші іони або органічна речовина).

-Вправа 3

Яка маса кисню (O) знаходиться в 40 г азотної кислоти (HNO₃), знаючи, що його молекулярна маса становить 63 г / моль і атомна маса O становить 16 г / моль?

Дані:

-HNO мас₃ = 40 г

-Атомна маса O = 16 г / моль.

-Молекулярна маса HNO₃

Крок 1: Розрахуйте кількість молей HNO₃ присутні в масі 40 г кислоти

Молі HNO₃ = 40 г HNO₃ x 1 моль HNO₃/ 63 г HNO₃

0,635 молей

Крок 2: Розрахуйте кількість молей O

Формула HNO₃ вказує, що є 3 молей O для кожного моля HNO_3.

Молей O = 0,635 молей HNO₃ X 3 молей О / моль HNO₃

1,905 молей O

Етап 3: Обчислюють масу O, присутню в 40 г HNO₃

g O = 1,90 моль O x 16 г O / моль O

30,48 р

Тобто 40г HNO₃, 30,48 г обумовлені виключно вагою молей атомів кисню. Ця велика частка кисню типова для оксоаніонів або їх третинних солей (NaNO₃, наприклад).

-Вправа 4

Скільки грамів хлориду калію (KCl) виробляється розкладанням 20 г хлорату калію (KClO)?₃), знаючи, що молекулярна маса KCl становить 74,6 г / моль і молекулярна маса KClO₃ він становить 122,6 г / моль

Дані:

-Маса KClO₃ = 20 г

-Молекулярна маса KCl = 74,6 г / моль

-Молекулярна маса KClO₃ = 122,6 г / моль

Крок 1: рівняння реакції

2KClO₃ => 2KCl + 3O₂

Крок 2: Розрахунок маси KClO₃

г KClO₃ = 2 молей x 122,6 г / моль

245,2 р

Етап 3: Розрахуйте масу KCl

g KCl = 2 молей x 74,6 г / моль

149,2 р

Етап 4: розрахунок маси KCl, отриманої розкладанням

245 г KClO₃ 149,2 г KCl отримують розкладанням. Потім це співвідношення (стехіометричний коефіцієнт) можна використовувати для знаходження маси KCl, що отримується з 20 г KClO₃:

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

12,17 р

Зверніть увагу, як співвідношення масових мас₂ всередині KClO₃. З 20г KClO₃, трохи менше половини пов'язано з киснем, що входить до складу хлорату оксоаниона.

-Вправа 5

Знайти процентний склад наступних речовин: а) допа, с₉H₁₁NO₄ і b) Vainillina, C₈H₈O₃.

а) Допа

Етап 1: Знайдіть молекулярну масу dopa C₉H₁₁NO₄

Для цього атомна маса елементів, присутніх в з'єднанні, спочатку множиться на кількість молей, представлених їх індексами. Щоб знайти молекулярну масу, додайте грами, надані різними елементами.

Вуглець (С): 12 г / моль х 9 моль = 108 г

Водень (Н): 1 г / моль х 11 моль = 11 г

Азот (N): 14 г / моль х 1 моль = 14 г

Кисень (O): 16 г / моль х 4 моль = 64 г

Молекулярна маса допа = (108 г + 11 г + 14 г + 64 г)

197 г

Крок 2: Знайдіть відсотковий склад елементів, присутніх в допа

Для цього його молекулярну масу (197 г) приймають за 100%.

% C = 108 г / 197 г x 100%

54,82%

% H = 11 г / 197 г x 100%

5,6%

% N = 14 г / 197 г x 100%

7,10%

% O = 64 г / 197 г

32,48%

b) Ванілін

Частина 1: Розрахунок молекулярної маси ваніліну С₈H₈O₃

Для цього атомний вага кожного елемента множиться на кількість його присутніх молей, додаючи масу, що вноситься різними елементами.

C: 12 г / моль x 8 моль = 96 г

Н: 1 г / моль х 8 моль = 8 г

О: 16 г / моль х 3 моль = 48 г

Молекулярна маса = 96 г + 8 г + 48 р

152 г

Частина 2: Знайдіть% різних елементів, присутніх у ваніліні

Передбачається, що його молекулярна маса (152 г / моль) становить 100%.

% C = 96 г / 152 г x 100%

63,15%

% H = 8 г / 152 г x 100%

5,26%

% O = 48 г / 152 г x 100%

31, 58%

-Вправа 6

Масовий відсоток складу спирту наступний: вуглець (C) 60%, водень (H) 13% і кисень (O) 27%. Отримайте мінімальну формулу або емпіричну формулу.

Дані:

Атомні ваги: ​​C 12 г / моль, H 1g / моль і кисень 16 г / моль.

Етап 1: розрахунок кількості молей елементів, присутніх в спирті

Передбачається, що маса спирту становить 100г. Отже, маса С становить 60 г, маса Н 13 г і маса кисню 27 г.

Розрахунок кількості молей:

Кількість молей = маса елемента / атомна маса елемента

молей C = 60 г / (12 г / моль)

5 молей

молей H = 13 г / (1 г / моль)

13 родинок

молей O = 27 г / (16 г / моль)

1,69 моль

Крок 2: Отримайте мінімальну або емпіричну формулу

Для цього ми знаходимо частку цілих чисел між числами молей. Це служить для отримання кількості атомів елементів в мінімальній формулі. Для цього молі різних елементів діляться на кількість молей елемента в меншій пропорції.

C = 5 молей / 1,69 моль

C = 2,96

H = 13 молей / 1,69 моль

H = 7,69

O = 1,69 моль / 1,69 моль

O = 1

Для округлення цих цифр мінімальна формула: C₃H₈Ця формула відповідає формулі пропанолу СН₃CH₂CH₂OH. Однак ця формула також є такою, що і для сполуки СН₃CH₂OCH₃, етил метиловий ефір.

Список літератури

1. Dominguez Arias M.J. (s.f.). Розрахунки в хімічних реакціях. Відновлено з: uv.es
2. Розрахунки з хімічними формулами та рівняннями. [PDF] Взяті з: 2.chemistry.msu.edu
3. Sparknotes. (2018). Стехіометричний розрахунок. Отримано з: sparknotes.com
4. Чистоліки ChemPages. (s.f.). Модуль стехіометрії: загальна стехіометрія. Отримано з: chem.wisc.edu
5. Флорес, J. Química (2002) Редакційна Santillana.
6. Уіттен, Девіс, Пек і Стенлі. Хімія (8-е изд.). CENGAGE Навчання.