Stehiometrični izračuni v tem, kaj sestavljajo, faze, rešene vaje

The stehiometrični izračuni so tisti, ki so narejeni na podlagi masnih razmerij elementov ali spojin, ki sodelujejo v kemijski reakciji.

Prvi korak za njihovo uresničitev je uravnoteženje kemijske reakcije, ki nas zanima. Prav tako je treba poznati pravilne formule spojin, ki so vključene v kemični proces.

Stehiometrični izračuni temeljijo na uporabi niza zakonov, med katerimi so: Zakon o ohranjanju mase; pravo določenih razmerij ali stalne sestave; in končno, zakon večkratnih razmerij.

Zakon o ohranjanju mase kaže, da je v kemijski reakciji vsota mas reaktantov enaka vsoti mas proizvodov. V kemijski reakciji skupna masa ostaja konstantna.

Zakon določenih razmerij ali stalne sestave navaja, da imajo različni vzorci katere koli čiste spojine enake elemente v enakih masnih razmerjih. Na primer, čista voda je ista, ne glede na njen vir ali kontinent (ali planet), iz katerega prihaja.

Tretji zakon, ki ima večkratne deleže, kaže, da kadar dva elementa A in B tvorita več kot eno spojino, je delež mase elementa B, ki se združuje z dano maso elementa A, v vsaki od spojin. , se lahko izrazi v obliki majhnih celih števil. To je za A_nB_m n in m to so cele številke.

Indeks

• 1 Kaj so stehiometrični izračuni in njihove faze??
  • 1.1 Faze
• 2 Vaje rešene
  • 2.1 - Vaja 1
  • 2.2 - Vaja 2
  • 2.3 - Vaja 3
  • 2.4 - Vaja 4
  • 2.5 - Vaja 5
  • 2.6 - Vaja 6
• 3 Reference

Kaj so stehiometrični izračuni in njihove faze?

To so izračuni, namenjeni reševanju različnih vprašanj, ki se lahko pojavijo pri proučevanju kemijske reakcije. Za to morate imeti znanje o kemijskih procesih in zakonih, ki jih urejajo.

Z uporabo stehiometričnega izračuna lahko dobimo npr. Iz mase reaktanta neznano maso drugega reaktanta. Prav tako lahko poznate odstotek sestave kemijskih elementov, ki so prisotni v spojini, in iz njega dobite empirično formulo spojine.

Zato poznavanje empirične ali minimalne formule spojine omogoča določitev njene molekularne formule.

Poleg tega stehiometrični izračun omogoča poznavanje kemijske reakcije, ki je omejevalni reagent, ali če obstaja presežni reagent, kot tudi masa tega reagenta..

Stopnje

Faze bodo odvisne od vrste zastavljenega problema in njegove kompleksnosti.

Dve običajni situaciji sta:

-Reagirajo dva elementa, da nastane spojina in vedo samo maso enega od reaktantov.

-Zaželeno je poznavanje neznane mase drugega elementa, kot tudi mase spojine, ki nastane pri reakciji.

Na splošno je treba pri reševanju teh vaj slediti naslednjemu zaporedju faz:

-Nastavite enačbo kemijske reakcije.

-Uravnovesite enačbo.

-Tretja stopnja je z uporabo atomskih uteži elementov in stehiometričnih koeficientov doseči delež mas reaktantov..

-Nato z uporabo zakonsko določenih razmerij, ko je znana masa reaktantskega elementa in delež, s katerim reagira z drugim elementom, poznati maso drugega elementa.

-In peta in zadnja stopnja, če poznamo mase reaktantskih elementov, nam njihova vsota omogoča izračun mase pripravljene spojine v reakciji. V tem primeru se te informacije pridobijo na podlagi zakona o ohranjanju mase.

Rešene vaje

-Vaja 1

Kolikšen je preostali reagent, ko 15 g Mg reagira s 15 g S in tvori MgS? In koliko gramov MgS bo proizvedeno v reakciji?

Podatki:

-Masa Mg in S = 15 g

-Mg atomska masa = 24,3 g / mol.

-Atomska masa S = 32,06 g / mol.

Korak 1: reakcijska enačba

Mg + S => MgS (že uravnotežen)

Korak 2: Določite razmerje, v katerem se Mg in S združita za proizvodnjo MgS

Zaradi poenostavitve lahko atomsko maso Mg zaokrožimo na 24 g / mol in atomsko maso S na 32 g / mol. Potem bo razmerje, v katerem sta kombinirana S in Mg, 32:24, pri čemer dva izraza delimo na 8, delež se zmanjša na 4: 3.

V vzajemni obliki je delež, v katerem je Mg kombiniran s S, enak 3: 4 (Mg / S)

3. korak: razprava in izračun preostalega reagenta in njegove mase

Masa Mg in S je 15 g za oba, vendar je delež, pri katerem reagirajo Mg in S, 3: 4 in ne 1: 1. Potem je mogoče sklepati, da je preostali reagent Mg, ker je v manjšem razmerju glede na S.

Ta zaključek je mogoče preskusiti z izračunom mase Mg, ki reagira s 15 g S.

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

11,25 g Mg

Mg odvečna masa = 15 g - 11,25 g

3,75 g.

Korak 4: Masa MgS nastane v reakciji, ki temelji na zakonu ohranjanja mase

Masa MgS = masa Mg + masa S

11,25 g + 15 g.

26, 25 g

Vaja z didaktičnimi nameni se lahko izvede na naslednji način:

Izračunamo gramov S, ki reagirajo s 15 g Mg, pri čemer uporabimo razmerje 4: 3.

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

20 g

Če bi bila v tem primeru predstavljena situacija, bi bilo mogoče videti, da 15 g S ne bi doseglo, da bi popolnoma reagiralo s 15 g Mg, manjkajočih 5 g. To potrjuje, da je preostali reagent Mg in S omejevalni reagent pri tvorbi MgS, kadar imata oba reaktivna elementa enako maso..

-Vaja 2

Izračunamo maso natrijevega klorida (NaCl) in nečistoč v 52 g NaCl s stopnjo čistosti 97,5%..

Podatki:

-Masa vzorca: 52 g NaCl

-Odstotek čistosti = 97,5%.

Korak 1: Izračun čiste mase NaCl

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

50,7 g

Korak 2: izračun mase nečistoč

% nečistoč = 100% - 97,5%

2,5%

Masa nečistoč = 52 g x 2,5% / 100%

1,3 g

Zato je od 52 g soli 50,7 g čistih kristalov NaCl in 1,3 g nečistoč (kot so drugi ioni ali organske snovi)..

-Vaja 3

Kakšna masa kisika (O) je v 40 g dušikove kisline (HNO₃, vedoč, da je njegova molekulska masa 63 g / mol in atomska masa O je 16 g / mol?

Podatki:

-Masa HNO₃ = 40 g

-Atomska masa O = 16 g / mol.

-Molekulska masa HNO₃

Korak 1: Izračunajte število molov HNO₃ v masi 40 g kisline

Moli HNO₃ = 40 g HNO₃ x 1 mol HNO₃/ 63 g HNO₃

0,635 molov

Korak 2: Izračunajte število prisotnih molov O

Formula HNO₃ označuje, da je 3 molov O za vsak mol HNO_3.

Molov O = 0,635 molov HNO₃ X 3 mol O / mol HNO₃

1.905 molov O

Stopnja 3: Izračunajte maso O, ki je prisotna v 40 g HNO₃

g O = 1,90 mola O x 16 g O / mol O

30,48 g

To pomeni, da je 40 g HNO₃, 30,48 g so posledica izključno teže molov kisikovih atomov. Ta velik delež kisika je značilen za oksoanione ali njihove terciarne soli (NaNO₃, na primer).

-Vaja 4

Koliko gramov kalijevega klorida (KCl) nastane z razgradnjo 20 g kalijevega klorata (KClO)?₃), vedoč, da je molekulska masa KCl 74,6 g / mol in molekulska masa KClO₃ znaša 122,6 g / mol

Podatki:

-Masa KClO₃ = 20 g

-Molekulska masa KCl = 74,6 g / mol

-Molekulska masa KClO₃ = 122,6 g / mol

Korak 1: reakcijska enačba

2KClO₃ => 2KCl + 3O₂

Korak 2: Izračun mase KClO₃

g KClO₃ = 2 mola x 122,6 g / mol

245,2 g

Korak 3: Izračunajte maso KCl

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

149,2 g

Korak 4: izračun mase KCl, ki nastane z razgradnjo

245 g KClO₃ S razgradnjo proizvedemo 149,2 g KCl. Nato se lahko to razmerje (stehiometrični koeficient) uporabi za iskanje mase KCl, ki se proizvaja iz 20 g KClO₃:

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

12,17 g

Opazite, kako je masno razmerje O₂ znotraj KClO₃. Od 20 g KClO₃, malo manj kot polovica je posledica kisika, ki je del oksoanion klorata.

-Vaja 5

Poiščite odstotno sestavo naslednjih snovi: a) dopa, C₉H₁₁Št₄ in b) Vainillina, C₈H₈O₃.

a) Dopa

1. korak: Poiščite molekulsko maso dopa C₉H₁₁Št₄

Da bi to dosegli, se atomska teža elementov, prisotnih v spojini, na začetku pomnoži s številom molov, ki jih predstavljajo njihovi indeksi. Da bi našli molekulsko maso, dodajte grame, ki jih zagotavljajo različni elementi.

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

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

Dušik (N): 14 g / mol x 1 mol = 14 g

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

Molekulska masa dopa = (108 g + 11 g + 14 g + 64 g)

197 g

2. korak: Poiščite odstotno sestavo elementov, ki so prisotni v dopi

Za to se vzame molekulska masa (197 g) kot 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) Vanilin

Del 1: izračun molekulske mase vanilina C₈H₈O₃

V ta namen se atomska teža vsakega elementa pomnoži s številom njenih sedanjih molov, pri čemer se masa, ki jo prispevajo različni elementi, doda.

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

Molekulska masa = 96 g + 8 g + 48 g

152 g

2. del: Poiščite% različnih elementov v vanilinu

Predpostavlja se, da njegova molekulska masa (152 g / mol) predstavlja 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%

-Vaja 6

Masni odstotek sestavine alkohola je naslednji: ogljik (C) 60%, vodik (H) 13% in kisik (O) 27%. Pridobite najmanjšo formulo ali empirično formulo.

Podatki:

Atomske uteži: C 12 g / mol, H 1 g / mol in kisik 16 g / mol.

Korak 1: izračun števila molov elementov, prisotnih v alkoholu

Predpostavlja se, da je masa alkohola 100g. Masa C je torej 60 g, masa H je 13 g, masa kisika pa 27 g.

Izračun števila molov:

Število molov = masa elementa / atomska teža elementa

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

5 molov

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

13 molov

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

1,69 mola

2. korak: Pridobite najmanjšo ali empirično formulo

V ta namen najdemo delež celih števil med številom molov. S tem dobimo število atomov elementov v minimalni formuli. V ta namen se moli različnih elementov delijo s številom molov elementa v manjšem deležu.

C = 5 molov / 1,69 molov

C = 2,96

H = 13 molov / 1,69 molov

H = 7,69

O = 1,69 molov / 1,69 molov

O = 1

Zaokrožitev teh številk je minimalna formula: C₃H₈O. Ta formula ustreza formuli propanola, CH₃CH₂CH₂OH. Vendar pa je tudi ta formula tudi spojina CH₃CH₂OCH₃, etil metil eter.

Reference

1. Dominguez Arias M. J. (s.f.). Izračuni v kemijskih reakcijah. Izterjano od: uv.es
2. Izračuni s kemijskimi formulami in enačbami. [PDF] Vzeto iz: 2.chemistry.msu.edu
3. Sparknotes. (2018). Stihiometrični izračun. Vzpostavljeno iz: sparknotes.com
4. ChemPages Netorials. (s.f.). Modul za stehiometrijo: splošna stehiometrija. Vzpostavljeno iz: chem.wisc.edu
5. Flores, J. Química (2002) Uvodnik Santillana.
6. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kemija (8. izd.). CENGAGE Učenje.