Стехиометричните изчисления в какво се състоят, етапи, упражнения решени



на стехиометрични изчисления са тези, които са направени на базата на масовите отношения на елементите или съединенията, които участват в химическа реакция.

Първата стъпка за реализирането им е да се балансира интересуващата ни химическа реакция. Също така, трябва да бъдат известни правилните формули на съединенията, които участват в химичния процес.

Стехиометричните изчисления се основават на прилагането на набор от закони, сред които са следните: Законът за запазване на масата; законът на определени пропорции или постоянен състав; и накрая, законът с множество пропорции.

Законът за запазване на масата показва, че при химична реакция сумата на масите на реагентите е равна на сумата от масите на продуктите. При химична реакция общата маса остава постоянна.

Законът с определени пропорции или постоянен състав гласи, че различни проби от всяко чисто съединение имат едни и същи елементи в същите масови пропорции. Например, чистата вода е същата, независимо от източника или от кой континент (или планета) идва.

А третият закон, с многократни пропорции, показва, че когато два елемента А и В образуват повече от едно съединение, частта от масата на елемент В, която се комбинира с дадена маса от елемент А във всяко от съединенията , може да се изрази като малки числа. Това е за AпBm п и m те са цели числа.

индекс

  • 1 Какви са стехиометричните изчисления и техните етапи??
    • 1.1 Етапи
  • 2 Упражнения са решени
    • 2.1 -Упражнение 1
    • 2.2 -Упражнение 2
    • 2.3 -Упражнение 3
    • 2.4 -Упражнение 4
    • 2.5 - Упражнение 5
    • 2.6 -Упражнение 6
  • 3 Препратки

Какви са стехиометричните изчисления и техните етапи?

Те са изчисления, предназначени да решат различните въпроси, които могат да възникнат, когато се изучава химическа реакция. За това трябва да имате познания за химичните процеси и законите, които ги управляват.

С използването на стехиометричното изчисление може да се получи например от масата на реагента неизвестната маса на друг реагент. Можете също така да знаете процентния състав на химичните елементи, присъстващи в съединението и от него, да получите емпиричната формула на съединението.

Следователно, познаването на емпиричната или минималната формула на дадено съединение позволява установяването на неговата молекулна формула.

В допълнение, стехиометричното изчисление позволява да се знае в химична реакция, която е ограничаващ реагент, или ако има излишък на реагент, както и масата на този реагент..

етапи

Етапите ще зависят от вида на поставения проблем, както и от неговата сложност.

Две общи ситуации са:

-Реагирайте два елемента, за да създадете съединение и да знаете само масата на един от реагентите.

-Желателно е да се знае неизвестната маса на втория елемент, както и масата на съединението, получено от реакцията.

Като цяло, при разрешаването на тези упражнения трябва да се следва следния ред на етапите:

-Задайте уравнението на химическата реакция.

-Балансирайте уравнението.

-Третият етап е, като се използват атомните тегла на елементите и стехиометричните коефициенти, за да се получи пропорцията на масите на реагентите..

-След това, като се използва законът на дефинираните пропорции, след като е известна масата на реагентния елемент и пропорцията, с която той реагира с втория елемент, познайте масата на втория елемент.

-И на петия и последен етап, ако знаем масите на реактивните елементи, тяхната сума ни позволява да изчислим масата на съединението, получено в реакцията. В този случай тази информация се получава въз основа на закона за запазване на масата.

Решени упражнения

-Упражнение 1

Какво е останалият реагент, когато 15 g Mg реагират с 15 g S за образуване на MgS? И колко грама от MgS ще бъдат произведени в реакцията?

информация:

-Масова маса и S = ​​15 g

-Mg атомно тегло = 24.3 g / mol.

-Атомно тегло на S = 32.06 g / mol.

Етап 1: реакционно уравнение

Mg + S => MgS (вече балансиран)

Стъпка 2: Установете съотношението, в което Mg и S се комбинират за производство на MgS

За простота, атомното тегло на Mg може да бъде закръглено до 24 g / mol и атомното тегло на S до 32 g / mol. Тогава съотношението, в което са комбинирани S и Mg, ще бъде 32:24, разделяйки двата члена на 8, съотношението се намалява до 4: 3.

В реципрочна форма съотношението, в което Mg се комбинира със S, е равно на 3: 4 (Mg / S)

Стъпка 3: обсъждане и изчисляване на остатъчния реагент и неговата маса

Масата на Mg и S е 15 g за двете, но съотношението, в което Mg и S реагират е 3: 4, а не 1: 1. След това може да се заключи, че оставащият реагент е Mg, тъй като той е в по-малка пропорция по отношение на S.

Това заключение може да бъде тествано чрез изчисляване на масата на Mg, която реагира с 15 g S.

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

11.25 g Mg

Излишък от магнезий: 15 g - 11,25 g

3,75 g.

Етап 4: Маса на MgS, образувана в реакцията на базата на закона за запазване на масата

Маса на MgS = маса на Mg + маса S

11,25 g + 15 g.

26, 25 g

Упражнение с дидактически цели може да се извърши по следния начин:

Изчисляват се грамове S, които реагират с 15 g Mg, като в този случай се използва съотношение 4: 3.

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

20 g

Ако ситуацията беше представена в този случай, може да се види, че 15 g S няма да достигнат до пълна реакция с 15 g Mg, липсващи 5 g. Това потвърждава, че оставащият реагент е Mg и S е ограничаващ реагент при образуването на MgS, когато двата реактивоспособни елемента имат една и съща маса.

-Упражнение 2

Изчислява се масата на натриев хлорид (NaCl) и примеси в 52 g NaCl с процент на чистота от 97.5%.

информация:

-Маса на пробата: 52 g NaCl

-Процент на чистота = 97.5%.

Стъпка 1: Изчисляване на чистата маса на NaCl

Маса на NaCl = 52 g х 97.5% / 100%

50,7 g

Стъпка 2: изчисляване на масата на примесите

% от примесите = 100% - 97.5%

2.5%

Маса на примесите = 52 g х 2.5% / 100%

1.3 g

Следователно, от 52 g сол, 50.7 g са чисти кристали на NaCl и 1.3 g примеси (като други йони или органични вещества).

-Упражнение 3

Каква маса кислород (О) е в 40 g азотна киселина (HNO3), като се знае, че неговото молекулно тегло е 63 g / mol и атомното тегло на О е 16 g / mol?

информация:

-HNO маса3 = 40 g

-Атомно тегло на O = 16 g / mol.

-Молекулно тегло на HNO3

Стъпка 1: Изчислете броя на моловете HNO3 присъства в маса от 40 g киселина

Молове на HNO3 = 40 g HNO3 х 1 mol HNO3/ 63 g HNO3

0.635 мола

Стъпка 2: Изчислява се броят на наличните молове О

Формулата на HNO3 показва, че има 3 мола О за всеки мол от HNO3.

Мола на О = 0.635 мола от HNO3 X 3 мола О / мола HNO3

1.905 мола О

Етап 3: Изчислява се масата на О, присъстваща в 40 g HNO3

g на О = 1.905 мола на Ох 16 g O / mol от О

30,48 g

Това означава, че на 40g от HNO3, 30,48 g се дължат изключително на теглото на моловете кислородни атоми. Тази голяма част от кислорода е типична за оксоаниони или техни третични соли (NaNO3, например).

-Упражнение 4

Колко грама калиев хлорид (KCl) се получават чрез разлагане на 20 g калиев хлорат (KClO)?3), като се знае, че молекулното тегло на KCl е 74,6 g / mol и молекулното тегло на KClO3 тя е 122.6 g / mol

информация:

-Маса на KClO3 = 20 g

-Молекулно тегло на КС1 = 74.6 g / mol

-Молекулно тегло на KClO3 = 122.6 g / mol

Етап 1: реакционно уравнение

2KClO3 => 2KCl + 302

Стъпка 2: Изчисляване на масата на KClO3

g KClO3 = 2 мола х 122.6 g / mol

245,2 g

Стъпка 3: Изчислете масата на KCl

g KCl = 2 мола х 74.6 g / mol

149.2 g

Стъпка 4: изчисляване на масата на КС1, получена чрез разлагане

245 g KClO3 149.2 g KCl се получават чрез разлагане. Тогава това съотношение (стехиометричен коефициент) може да се използва за намиране на масата на KCl, която се произвежда от 20 g KClO3:

g KCl = 20 g KClO3 х 149 г KCl / 245.2 г KClO3

12,17 g

Забележете как е масовото съотношение на О2 вътре в KClO3. От 20 g KClO3, малко по-малко от половината се дължи на кислорода, който е част от оксоанион хлората.

-Упражнение 5

Намерете процентния състав на следните вещества: a) dopa, C9Н11NO4 и б) Vainillina, С8Н8О3.

а) Допа

Етап 1: Намерете молекулното тегло на допа С9Н11NO4

За тази цел атомното тегло на елементите, присъстващи в съединението, първоначално се умножава по броя на моловете, представени от техните индекси. За да намерите молекулното тегло, добавете грамовете, предоставени от различните елементи.

Въглерод (С): 12 g / mol x 9 mol = 108 g

Водород (Н): 1 g / mol x 11 mol = 11 g

Азот (N): 14 g / mol x 1 mol = 14 g

Кислород (О): 16 g / mol x 4 mol = 64 g

Молекулно тегло на допа = (108 g + 11 g + 14 g + 64 g)

197 g

Стъпка 2: Намерете процентния състав на елементите в допата

За тази цел, неговата молекулна маса (197 g) се приема като 100%.

% от C = 108 g / 197g x 100%

54,82%

% от H = 11 g / 197 g х 100%

5,6%

% N = 14 g / 197 g x 100%

7,10%

% от О = 64 g / 197 g

32,48%

б) Ванилин

Част 1: Изчисляване на молекулното тегло на ванилин С8Н8О3

За да направите това, атомното тегло на всеки елемент се умножава по броя на настоящите му молове, като се добавя масата, допринесена от различните елементи

С: 12 g / mol x 8 mol = 96 g

Н: 1 g / mol x 8 mol = 8 g

О: 16 g / mol x 3 mol = 48 g

Молекулно тегло = 96 g + 8 g + 48 g

152 g

Част 2: Намерете% от различните елементи, присъстващи във ванилин

Приема се, че неговото молекулно тегло (152 g / mol) представлява 100%.

% от C = 96 g / 152 g x 100%

63,15%

% от H = 8 g / 152 g х 100%

5,26%

% от О = 48 g / 152 g х 100%

31, 58%

-Упражнение 6

Масовият процент на състава на алкохола е следният: въглерод (С) 60%, водород (Н) 13% и кислород (О) 27%. Получете минимална формула или емпирична формула.

информация:

Атомни тегла: C 12 g / mol, H 1g / mol и кислород 16 g / mol.

Стъпка 1: изчисляване на броя молове на елементите, присъстващи в алкохола

Предполага се, че масата на алкохола е 100g. Следователно, масата на С е 60 g, масата на Н е 13 g и масата на кислорода е 27 g.

Изчисляване на броя молове:

Брой молове = маса на елемента / атомното тегло на елемента

мола С = 60 g / (12 g / mol)

5 мола

молове Н = 13 g / (1 g / mol)

13 мола

молове О = 27 g / (16 g / mol)

1.69 мола

Стъпка 2: Получете минималната или емпиричната формула

За да направите това, намираме пропорцията на числа между числата на моловете. Това служи за получаване на броя на атомите на елементите в минималната формула. За тази цел молите на различните елементи се разделят на броя молове на елемента в по-малка пропорция.

С = 5 мола / 1.69 мола

С = 2.96

Н = 13 мола / 1.69 мола

Н = 7.69

О = 1.69 мола / 1.69 мола

O = 1

Закръглявайки тези цифри, минималната формула е: C3Н8Тази формула съответства на тази на пропанол, СН3СН2СН2ОН. Обаче, тази формула е също така тази на СН съединението3СН2ОСН3, етил метилов етер.

препратки

  1. Dominguez Arias M.J. (s.f.). Изчисления в химични реакции. Възстановен от: uv.es
  2. Изчисления с химически формули и уравнения. [PDF]. Взето от: 2.chemistry.msu.edu
  3. SparkNotes. (2018). Стехиометрично изчисление. Изтеглено от: sparknotes.com
  4. ChemPages Netorials. (Н.О.). Модул на стехиометрията: Обща стехиометрия. Възстановен от: chem.wisc.edu
  5. Флорес, J. Química (2002) Редакционна Santillana.
  6. Уитън, Дейвис, Пек и Стенли. Химия. (8-мо изд.). CENGAGE Обучение.