Dele:
Stoichiometric beregninger i hva de består, stadier, oppgaver løst
den støkiometriske beregninger er de som er laget på grunnlag av masseforholdene til elementene eller forbindelsene som er involvert i en kjemisk reaksjon.
Det første skrittet for å realisere dem er å balansere den kjemiske reaksjonen av interesse. Også de korrekte formler av forbindelsene som er involvert i den kjemiske prosess, må være kjent.
De støkiometriske beregningene er basert på anvendelse av et sett av lover, blant annet følgende: Loven om bevaring av massen; loven om bestemte proporsjoner eller konstant sammensetning; og til slutt loven av flere proporsjoner.
Loven om bevaring av massen indikerer at i en kjemisk reaksjon er summen av massene av reaktantene lik summen av massene av produktene. I en kjemisk reaksjon forblir den totale massen konstant.
Loven om bestemte proporsjoner eller konstant sammensetning angir at forskjellige prøver av en hvilken som helst ren forbindelse har de samme elementene i samme masseproportjoner. For eksempel er rent vann det samme uansett hva dets kilde, eller hvilket kontinent (eller planet) det kommer fra.
Og den tredje loven, som med flere proporsjoner, indikerer at når to elementer A og B danner mer enn en forbindelse, vil andelen av massen av element B som kombinerer med en gitt masse av element A i hver av forbindelsene , kan uttrykkes når det gjelder små heltall. Det er for AnBm n og m de er hele tall.
index
- 1 Hva er de støkiometriske beregningene og stadiene deres??
- 1.1 trinn
- 2 Oppgaver løst
- 2.1-øvelse 1
- 2.2-øvelse 2
- 2.3 -Øvelse 3
- 2.4 -Øvelse 4
- 2.5 - Øvelse 5
- 2.6 -Øvelse 6
- 3 referanser
Hva er de støkiometriske beregningene og stadiene deres?
De er beregninger designet for å løse de forskjellige spørsmålene som kan oppstå når en kjemisk reaksjon blir studert. For dette må du ha kunnskap om kjemiske prosesser og lovene som styrer dem.
Ved bruk av støkiometrisk beregning kan man for eksempel få fra massen av en reaktant, den ukjente massen av en annen reaktant. Du kan også kjenne prosentsammensetningen av de kjemiske elementene som er tilstede i en forbindelse og fra den, oppnå den empiriske formel for forbindelsen.
Følgelig tillater kunnskap om den empiriske eller minimale formel for en forbindelse etableringen av dens molekylformel.
I tillegg tillater den støkiometriske beregningen å vite i en kjemisk reaksjon som er det begrensende reagenset, eller hvis det er et overskuddsreagens, så vel som massen av denne.
stadier
Fasene vil avhenge av hvilken type problem som er utstilt, så vel som dets kompleksitet.
To vanlige situasjoner er:
-Reag to elementer for å oppnå en sammensetning og kun kun massen av en av reaktantene.
-Det er ønskelig å kjenne den ukjente massen av det andre elementet, så vel som massen av forbindelsen som resulterer fra reaksjonen.
Generelt, i oppløsningen av disse oppgavene må følgende faserfølge følges:
-Sett den kjemiske reaksjonsligningen.
-Balanse ligningen.
-Den tredje fasen er, ved å bruke atomvektene til elementene og de støkiometriske koeffisientene, for å oppnå mengden av massene av reaktantene.
-Da, ved å bruke loven av de definerte proporsjoner, når massen av et reaktantelement og andelen som det reagerer med det andre elementet er kjent, vet massen av det andre element.
-Og det femte og siste trinnet, hvis vi kjenner massene av reaktantelementene, tillater summen oss å beregne massen av forbindelsen produsert i reaksjonen. I dette tilfellet oppnås denne informasjonen basert på loven om bevaring av massen.
Løste oppgaver
-Øvelse 1
Hva er det gjenværende reagenset når 15 g Mg blir omsatt med 15 g S for å danne MgS? Og hvor mange gram MgS vil bli produsert i reaksjonen?
data:
-Mg masse og S = 15 g
-Mg atomvekt = 24,3 g / mol.
-Atomvekt S = 32,06 g / mol.
Trinn 1: Reaksjonsligning
Mg + S => MgS (allerede balansert)
Trinn 2: Opprett forholdet der Mg og S kombinerer for å produsere MgS
For enkelhet kan atomvekten til Mg avrundes til 24 g / mol og atomvekten til S til 32 g / mol. Da er andelen der S og Mg er kombinert, 32:24, dividere de 2 betingelsene med 8, andelen reduseres til 4: 3.
I gjensidig form er andelen hvor Mg er kombinert med S, lik 3: 4 (Mg / S)
Trinn 3: diskusjon og beregning av gjenværende reagens og masse
Massen av Mg og S er 15 g for begge, men andelen der Mg og S reagerer er 3: 4 og ikke 1: 1. Da kan det utledes at det gjenværende reagenset er Mg, siden det er i en mindre andel med hensyn til S.
Denne konklusjonen kan testes ved å beregne massen av Mg som reagerer med 15 g S.
g Mg = 15 g S x (3 g Mg) / mol) / (4 g S / mol)
11,25 g Mg
Mg overskuddsmasse = 15 g - 11,25 g
3,75 g.
Trinn 4: Masse av MgS dannet i reaksjonen basert på massens bevaringslov
Masse av MgS = masse Mg + masse S
11,25 g + 15 g.
26, 25 g
En øvelse med didaktiske formål kunne gjøres på følgende måte:
Beregn gramet av S som reagerer med 15 g Mg, ved bruk i dette tilfelle et forhold på 4: 3.
g av S = 15 g Mg x (4 g S / mol) / (3 g Mg / mol)
20 g
Hvis situasjonen ble presentert i dette tilfellet, kunne det ses at 15 g av S ikke ville komme til å reagere fullt ut med 15 g Mg, manglende 5 g. Dette bekrefter at det gjenværende reagenset er Mg og S er det begrensende reagenset i dannelsen av MgS, når begge reaktive elementer har samme masse.
-Øvelse 2
Beregn massen av natriumklorid (NaCl) og urenheter i 52 g NaCl med en renhetsgrad på 97,5%.
data:
-Massen av prøven: 52 g NaCl
-Renhetsgrad = 97,5%.
Trinn 1: Beregning av den rene massen av NaCl
NaCl masse = 52 g x 97,5% / 100%
50,7 g
Trinn 2: Beregning av urenhetens masse
% urenheter = 100% - 97,5%
2,5%
Urenhetens masse = 52 g x 2,5% / 100%
1,3 g
Derfor er 50,7 g av de 52 g saltene rene krystaller av NaCl og 1,3 g urenheter (som andre ioner eller organisk materiale).
-Øvelse 3
Hvilken masse oksygen (O) er i 40 g salpetersyre (HNO3) ved å vite at dens molekylvekt er 63 g / mol og atomvekten til O er 16 g / mol?
data:
-HNO masse3 = 40 g
-Atomvekt på O = 16 g / mol.
-Molekylvekt av HNO3
Trinn 1: Beregn antall mol HNO3 til stede i en masse på 40 g syre
Moles HNO3 = 40 g HNO3 x 1 mol HNO3/ 63 g HNO3
0,635 mol
Trinn 2: Beregn antall mol O tilstede
Formelen av HNO3 indikerer at det er 3 mol O for hver mol HNO3.
Moles O = 0,635 mol HNO3 X 3 mol O / mol HNO3
1,905 mol O
Trinn 3: Beregn massen av O til stede i 40 g HNO3
g av O = 1,905 mol O x 16 g O / mol O
30,48 g
Det vil si at 40 g av HNO3, 30,48 g skyldes utelukkende vekten av molene oksygenatomer. Denne store mengden oksygen er typisk for oksoanioner eller deres tertiære salter (NaNO3, for eksempel).
-Øvelse 4
Hvor mange gram kaliumklorid (KCl) produseres ved dekomponering av 20 g kaliumklorat (KClO)?3) ved å vite at molekylvekten av KCl er 74,6 g / mol og molekylvekten av KClO3 det er 122,6 g / mol
data:
-Masse av KClO3 = 20 g
-Molekylvekt av KCl = 74,6 g / mol
-Molekylvekt av KClO3 = 122,6 g / mol
Trinn 1: Reaksjonsligning
2KClO3 => 2KCl + 3O2
Trinn 2: Beregning av KClO-masse3
g KClO3 = 2 mol x 122,6 g / mol
245,2 g
Trinn 3: Beregn massen av KCl
g KCl = 2 mol x 74,6 g / mol
149,2 g
Trinn 4: Beregning av massen av KCl produsert ved dekomponering
245 g KClO3 149,2 g KCl produseres ved dekomponering. Da kan dette forholdet (støkiometrisk koeffisient) brukes til å finne massen av KCl som produseres fra 20 g KClO3:
g KCl = 20 g KClO3 x 149 g KCl / 245,2 g KClO3
12,17 g
Legg merke til hvordan O er masseforholdet2 inne i KClO3. Av 20g KClO3, litt mindre enn halvparten skyldes oksygen som er en del av oksoanionkloratet.
-Øvelse 5
Finn prosentsammensetningen av følgende stoffer: a) dopa, C9H11NO4 og b) Vainillina, C8H8O3.
a) Dopa
Trinn 1: Finn molekylvekten til dopa C9H11NO4
For å gjøre dette multipliseres atomvekten til elementene som er tilstede i forbindelsen i utgangspunktet med antall mol representert ved deres abonnementer. For å finne molekylvekten, legg til gramene som tilbys av de forskjellige elementene.
Karbon (C): 12 g / mol x 9 mol = 108 g
Hydrogen (H): 1 g / mol x 11 mol = 11 g
Kväve (N): 14 g / mol x 1 mol = 14 g
Oksygen (O): 16 g / mol x 4 mol = 64 g
Molekylvekt av dopa = (108 g + 11 g + 14 g + 64 g)
197 g
Trinn 2: Finn prosentsammensetningen av elementene som er tilstede i dopa
For dette blir dens molekylvekt (197 g) tatt som 100%.
% av C = 108 g / 197g x 100%
54.82%
% av H = 11 g / 197g x 100%
5,6%
% av N = 14 g / 197 g x 100%
7,10%
% av O = 64 g / 197 g
32.48%
b) Vanillin
Del 1: Beregning av molekylvekten av vanillin C8H8O3
For å gjøre dette, blir atomvekten til hvert element multiplisert med antallet av dets nåværende mol, og legger til massen bidratt av de forskjellige elementene
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
Molekylvekt = 96 g + 8 g + 48 g
152 g
Del 2: Finn% av de forskjellige elementene som finnes i vanillin
Det antas at dens molekylvekt (152 g / mol) representerer 100%.
% av C = 96 g / 152 g x 100%
63,15%
% av H = 8 g / 152 g x 100%
5,26%
% av O = 48 g / 152 g x 100%
31, 58%
-Øvelse 6
Masseprosentblandingen av en alkohol er følgende: karbon (C) 60%, hydrogen (H) 13% og oksygen (O) 27%. Få din minste formel eller empirisk formel.
data:
Atomvikter: C 12 g / mol, H 1 g / mol og oksygen 16 g / mol.
Trinn 1: Beregning av antall mol av elementene som finnes i alkohol
Det antas at massen av alkoholen er 100g. Følgelig er massen av C 60 g, massen av H er 13 g og massen av oksygen er 27 g.
Beregning av antall mol:
Antall mol = masse av elementets element / atomvekt
mol C = 60 g / (12 g / mol)
5 mol
mol H = 13 g / (1 g / mol)
13 mol
mol O = 27 g / (16 g / mol)
1,69 mol
Trinn 2: Oppnå minimum eller empirisk formel
For å gjøre dette finner vi andelen av heltall mellom antall mol. Dette tjener til å oppnå antall atomer av elementene i minimumsformelen. Til dette formål deles molene av de forskjellige elementene av antall mol av elementet i en mindre andel.
C = 5 mol / 1,69 mol
C = 2,96
H = 13 mol / 1,69 mol
H = 7,69
O = 1,69 mol / 1,69 mol
O = 1
Avrunding av disse tallene, minimumsformelen er: C3H8O. Denne formelen tilsvarer den for propanol, CH3CH2CH2OH. Imidlertid er denne formelen også den for CH-forbindelsen3CH2OCH3, etylmetyleter.
referanser
- Dominguez Arias M. J. (s.f.). Beregninger i kjemiske reaksjoner. Gjenopprettet fra: uv.es
- Beregninger med kjemiske formler og ligninger. [PDF]. Tatt fra: 2.chemistry.msu.edu
- SparkNotes. (2018). Stoichiometrisk beregning. Hentet fra: sparknotes.com
- ChemPages Netorials. (N.d.). Støkiometri Modul: Generell støkiometri. Hentet fra: chem.wisc.edu
- Flores, J. Química (2002) Editorial Santillana.
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kjemi. (8. utgave). CENGAGE Learning.