Stoichiometrické výpočty v tom, co tvoří, fáze, cvičení

stechiometrických výpočtů jsou ty, které jsou vytvořeny na základě hmotnostních vztahů prvků nebo sloučenin, které se účastní chemické reakce.

Prvním krokem k jejich realizaci je vyvážení zájmové chemické reakce. Také musí být známy správné vzorce sloučenin, které se podílejí na chemickém procesu.

Stechiometrické výpočty jsou založeny na použití souboru zákonů, mezi kterými jsou následující: Zákon zachování hmoty; zákon určitých rozměrů nebo konstantní složení; a konečně zákon vícenásobných proporcí.

Zákon zachování hmoty ukazuje, že v chemické reakci je součet hmotností reaktantů roven součtu hmotností produktů. V chemické reakci zůstává celková hmotnost konstantní.

Zákon určitých poměrů nebo konstantního složení uvádí, že různé vzorky jakékoli čisté sloučeniny mají stejné prvky ve stejném hmotnostním poměru. Například čistá voda je stejná bez ohledu na to, jaký je její zdroj, nebo který kontinent (nebo planeta) pochází.

Třetí zákon, tj. Vícenásobných poměrů, naznačuje, že když dva prvky A a B tvoří více než jednu sloučeninu, podíl hmoty prvku B, který se kombinuje s danou hmotou prvku A v každé ze sloučenin , mohou být vyjádřeny v podmínkách malých celých čísel. To znamená pro A_nB_m n a m jsou to celá čísla.

Index

• 1 Jaké jsou stechiometrické výpočty a jejich fáze??
  • 1.1 Fáze
• 2 Řešené úlohy
  • 2.1 - Cvičení 1
  • 2.2-Cvičení 2
  • 2.3-Cvičení 3
  • 2.4 - Cvičení 4
  • 2.5 - Cvičení 5
  • 2.6 - Cvičení 6
• 3 Odkazy

Jaké jsou stechiometrické výpočty a jejich stádia?

Jedná se o výpočty určené k řešení různých otázek, které mohou vzniknout při studiu chemické reakce. Proto musíte mít znalosti o chemických procesech a zákonech, které je řídí.

Při použití stechiometrického výpočtu je možno například získat z hmotnosti reaktantu neznámou hmotnost dalšího reaktantu. Můžete také znát procentuální složení chemických prvků přítomných ve sloučenině a z ní, získat empirický vzorec sloučeniny.

Z toho vyplývá, že znalost empirického nebo minimálního vzorce sloučeniny umožňuje vytvoření jejího molekulárního vzorce.

Navíc stechiometrický výpočet umožňuje v chemické reakci, která je limitujícím činidlem, nebo v případě, že existuje přebytečné činidlo, stejně jako hmotnost tohoto činidla, znát..

Fáze

Jednotlivé etapy budou záviset na typu problému a jeho složitosti.

Dvě běžné situace jsou:

-Reagují dva prvky, aby se vytvořila sloučenina, a znají pouze hmotnost jednoho z reaktantů.

-Je žádoucí znát neznámou hmotnost druhého prvku, jakož i hmotnost sloučeniny, která je výsledkem reakce.

Obecně platí, že při řešení těchto cvičení musí být dodrženo následující pořadí stupňů:

-Nastavte rovnici chemické reakce.

-Vyvažte rovnici.

-Třetí etapa spočívá v použití atomových hmotností prvků a stechiometrických koeficientů k získání podílu hmotností reaktantů..

-Potom, s použitím zákona definovaných proporcí, jakmile je známa hmotnost elementu reaktantu a poměr, s nímž reaguje s druhým prvkem, zná hmotnost druhého prvku.

-A pátá a poslední etapa, pokud známe hmoty reaktantních prvků, nám jejich součet umožňuje vypočítat hmotnost sloučeniny vyrobené v reakci. V tomto případě je tato informace získána na základě zákona zachování hmoty.

Vyřešená cvičení

-Cvičení 1

Jaké je zbývající činidlo, když 15 g Mg reaguje s 15 g S za vzniku MgS? A kolik gramů MgS vznikne při reakci?

Data:

-Mg a S = 15 g

-Atomová hmotnost Mg = 24,3 g / mol.

-Atomová hmotnost S = 32,06 g / mol.

Krok 1: reakční rovnice

Mg + S => MgS (již vyvážené)

Krok 2: Stanovte poměr, ve kterém se Mg a S spojí za vzniku MgS

Pro jednoduchost může být atomová hmotnost Mg zaokrouhlena na 24 g / mol a atomová hmotnost S na 32 g / mol. Pak poměr, v jakém se S a Mg spojí, bude 32:24, dělí 2 termíny na 8, poměr se sníží na 4: 3.

V reciproční formě je podíl, ve kterém je Mg kombinován se S, roven 3: 4 (Mg / S)

Krok 3: diskuse a výpočet zbývajícího činidla a jeho hmotnosti

Hmotnost Mg a S je 15 g pro oba, ale poměr, v jakém Mg a S reagují, je 3: 4 a ne 1: 1. Potom lze odvodit, že zbývající činidlo je Mg, protože je v menší míře vzhledem k S.

Tento závěr může být testován výpočtem hmotnosti Mg, který reaguje s 15 g S.

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

11,25 g Mg

Přebytek Mg = 15 g - 11,25 g

3,75 g.

Krok 4: Hmotnost MgS vytvořená v reakci na základě zákona zachování hmoty

Hmotnost MgS = hmotnost Mg + hmotnost S

11,25 g + 15 g.

26, 25 g

Cvičení s didaktickými účely by mohlo být provedeno následujícím způsobem:

Vypočtěte gramy S, které reagují s 15 g Mg, v tomto případě se použije poměr 4: 3.

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

20 g

Pokud by byla situace v tomto případě prezentována, bylo by vidět, že 15 g S nedosáhne plné reakce s 15 g Mg, chybí 5 g. To potvrzuje, že zbývající činidlo je Mg a S je omezujícím činidlem při tvorbě MgS, když oba reaktivní prvky mají stejnou hmotnost.

-Cvičení 2

Hmotnost chloridu sodného (NaCl) a nečistot se vypočte ve 52 g NaCl s čistotou 97,5%..

Data:

-Hmotnost vzorku: 52 g NaCl

-Procento čistoty = 97,5%.

Krok 1: Výpočet čisté hmotnosti NaCl

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

50,7 g

Krok 2: výpočet hmotnosti nečistot

% nečistot = 100% - 97,5%

2,5%

Hmotnost nečistot = 52 g x 2,5% / 100%

1,3 g

Z 52 g soli je tedy 50,7 g čistých krystalů NaCl a 1,3 g nečistot (jako jsou jiné ionty nebo organické látky)..

-Cvičení 3

Jaké množství kyslíku (O) je ve 40 g kyseliny dusičné (HNO)₃), s vědomím, že jeho molekulová hmotnost je 63 g / mol a atomová hmotnost O je 16 g / mol?

Data:

-Hmotnost HNO₃ = 40 g

-Atomová hmotnost O = 16 g / mol.

-Molekulová hmotnost HNO₃

Krok 1: Vypočtěte počet molů HNO₃ přítomné v množství 40 g kyseliny

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

0,635 mol

Krok 2: Vypočítejte počet molů přítomného O

Vzorec HNO₃ znamená, že jsou 3 moly O pro každý mol HNO_3.

Moly O = 0,635 mol HNO₃ X 3 mol O / mol HNO₃

1,905 molů O

Krok 3: Vypočtěte hmotnost O přítomnou ve 40 g HNO₃

g O = 1,905 mol O x 16 g O / mol O

30,48 g

To znamená, že 40g HNO₃, 30,48 g je způsobeno výhradně hmotností molů atomů kyslíku. Tento velký podíl kyslíku je typický pro oxoaniony nebo jejich terciární soli (NaNO₃, například).

-Cvičení 4

Kolik gramů chloridu draselného (KCl) vzniká rozkladem 20 g chlorečnanu draselného (KClO)?₃), s vědomím, že molekulová hmotnost KCl je 74,6 g / mol a molekulová hmotnost KClO₃ je to 122,6 g / mol

Data:

-Hmotnost KClO₃ = 20 g

-Molekulová hmotnost KCl = 74,6 g / mol

-Molekulová hmotnost KClO₃ = 122,6 g / mol

Krok 1: reakční rovnice

2KClO₃ => 2KCl + 3O₂

Krok 2: Výpočet hmotnosti KClO₃

g chloridu draselného₃ = 2 moly x 122,6 g / mol

245,2 g

Krok 3: Vypočítejte hmotnost KCl

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

149,2 g

Krok 4: výpočet hmotnosti KCl vytvořeného rozkladem

245 g chloridu draselného₃ Rozkladem se získá 149,2 g chloridu draselného. Pak tento poměr (stechiometrický koeficient) může být použit k nalezení hmotnosti KCl, který je vyroben z 20 g KClO₃:

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

12,17 g

Všimněte si, jak je hmotnostní poměr O₂ uvnitř KClO₃. Z 20 g KClO₃, o něco méně než polovina je způsobena kyslíkem, který je součástí chlorečnanu oxoanionu.

-Cvičení 5

Zjistěte procentuální složení následujících látek: a) dopa, C₉H₁₁NE₄ a b) Vainillina, C₈H₈O₃.

a) Dopa

Krok 1: Najděte molekulovou hmotnost dopa C₉H₁₁NE₄

K tomu se atomová hmotnost prvků přítomných ve sloučenině zpočátku násobí počtem mol reprezentovaných jejich indexy. Pro zjištění molekulové hmotnosti přidejte gramy, které poskytují různé prvky.

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 hmotnost dopa = (108 g + 11 g + 14 g + 64 g)

197 g

Krok 2: Najděte procentuální složení prvků přítomných v dopa

Za tímto účelem se jeho molekulová hmotnost (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) Vanilin

Část 1: výpočet molekulové hmotnosti vanilinu C₈H₈O₃

K tomu se atomová hmotnost každého prvku násobí počtem jeho současných krtků, přičemž se přidá hmotnost, kterou přispějí různé 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 hmotnost = 96 g + 8 g + 48 g

152 g

Část 2: Najděte% různých prvků přítomných v vanilinu

Předpokládá se, že jeho molekulová hmotnost (152 g / mol) představuje 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%

-Cvičení 6

Hmotnostní procentuální složení alkoholu je následující: uhlík (C) 60%, vodík (H) 13% a kyslík (O) 27%. Získejte svůj minimální vzorec nebo empirický vzorec.

Data:

Atomová hmotnost: C 12 g / mol, H 1 g / mol a kyslík 16 g / mol.

Krok 1: výpočet počtu molů prvků přítomných v alkoholu

Předpokládá se, že hmotnost alkoholu je 100 g. Hmotnost C je tedy 60 g, hmotnost H je 13 g a hmotnost kyslíku je 27 g.

Výpočet počtu krtků:

Počet molů = hmotnost prvku / atomová hmotnost prvku

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

5 molů

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

13 mol

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

1,69 mol

Krok 2: Získejte minimální nebo empirický vzorec

K tomu zjistíme podíl celých čísel mezi počtem krtků. To slouží k získání počtu atomů prvků v minimálním vzorci. Za tímto účelem se moly různých prvků dělí počtem molů prvku v menším poměru.

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

Zaokrouhleno na tyto údaje je minimální vzorec: C₃H₈O. Tento vzorec odpovídá propanolu, CH₃CH₂CH₂OH. Tento vzorec je však také vzorec CH sloučeniny₃CH₂OCH₃, ethylmethylether.

Odkazy

1. Dominguez Arias M. J. (s.f.). Výpočty v chemických reakcích. Obnoveno z: uv.es
2. Výpočty s chemickými vzorci a rovnicemi. [PDF] Převzato z: 2.chemistry.msu.edu
3. Sparknotes. (2018). Stoichiometrický výpočet. Zdroj: sparknotes.com
4. ChemPages Netorials. (s.f.). Modul stechiometrie: Obecná stechiometrie. Zdroj: chem.wisc.edu
5. Flores, J. Química (2002) Redakční Santillana.
6. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chemie (8. vydání). CENGAGE Učení.