STEHIOMETRIJSKI PRORAČUNI: RIJEŠENE FAZE I VJEŽBE - KEMIJA - 2025

U stehiometrijskih proračuni su one koje su na temelju mase omjera elemenata ili spojeva koji su uključeni u kemijskoj reakciji.

Prvi korak za njihovo izvođenje je uravnoteženje kemijskih reakcija koje su od interesa. Isto tako, moraju se znati ispravne formule spojeva koji su uključeni u kemijski postupak.

Izvor: Pixabay

Stehiometrijski proračuni temelje se na primjeni niza zakona, među kojima su sljedeći: Zakon očuvanja mase; zakon određenih proporcija ili stalnog sastava; i na kraju zakon više proporcija.

Zakon očuvanja mase kaže da je u kemijskoj reakciji zbroj masa reaktanata jednak zbroju masa proizvoda. U kemijskoj reakciji ukupna masa ostaje konstantna.

Zakon određenih proporcija ili konstantnog sastava kaže da različiti uzorci bilo kojeg čistog spoja imaju iste elemente u istim omjerima mase. Na primjer, čista voda je ista bez obzira na to iz kojeg je izvora ili s kojeg kontinenta (ili planeta) dolazi.

I treći zakon, onaj iz više proporcija, pokazuje da kada dva elementa A i B tvore više od jednog spoja, udio mase elementa B koji se kombinira s danom masom elementa A, u svakom od spojeva, može se izraziti malim cijelim brojevima. To jest, za A _n B _m n i m su cijeli brojevi.

Što su stehiometrijski proračuni i njihove faze?

Oni su proračuni osmišljeni da riješe različita pitanja koja mogu nastati prilikom proučavanja kemijske reakcije. Za to morate imati znanje o kemijskim procesima i zakonima koji njima upravljaju.

Upotrebom stehiometrijskog izračuna moguće je dobiti, na primjer, iz mase jednog reaktanta, nepoznate mase drugog reaktanta. Također možete znati postotak sastava kemijskih elemenata koji su prisutni u spoju i iz njega dobiti empirijsku formulu spoja.

Slijedom toga, poznavanje empirijske ili minimalne formule spoja omogućava uspostavljanje njegove molekularne formule.

Povrh toga, stehiometrijski proračun omogućuje da se u kemijskoj reakciji zna što je ograničavajući reagens ili postoji višak reagensa, kao i njegova masa.

Faze

Faze će ovisiti o vrsti problema koji se postavlja i njegovoj složenosti.

Dvije su uobičajene situacije:

-Dva elementa reagiraju na stvaranje spoja i poznata je samo masa jednog od reaktivnih elemenata.

-Želimo znati nepoznatu masu drugog elementa, kao i masu spoja koja nastaje reakcijom.

Općenito, pri rješavanju ovih vježbi treba slijediti sljedeći redoslijed koraka:

- Uspostaviti jednadžbu kemijske reakcije.

-Sabalansirajte jednadžbu.

- Treća faza je da se pomoću atomske mase elemenata i stehiometrijskih koeficijenata dobije udio mase reaktivnih elemenata.

-Nakon toga, koristeći zakon definiranih proporcija, jednom kada se spozna masa reakcijskog elementa i udio s kojim reagira s drugim elementom, znajući masu drugog elementa.

I U petom i posljednjem stupnju, ako su mase elemenata reaktanata poznate, njihov zbroj omogućuje nam da izračunamo masu spoja proizvedenog u reakciji. U ovom se slučaju ove informacije dobivaju na temelju zakona očuvanja mase.

Riješene vježbe

-Vježba 1

Koji je preostali reagens kad 15 g Mg reagira s 15 g S da nastane MgS? I koliko grama MgS će se proizvesti u reakciji?

Podaci:

- masa Mg i S = 15 g

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

-Atomska težina S = 32,06 g / mol.

Korak 1: jednadžba reakcije

Mg + S => MgS (već uravnoteženo)

Korak 2: Uspostavite omjer u kojem se Mg i S kombiniraju da bi dobili MgS

Radi jednostavnosti, atomska težina Mg može se zaokružiti na 24 g / mol, a atomska težina S do 32 g / mol. Dakle, omjer u kojem se kombiniraju S i Mg bit će 32:24, dijeleći 2 pojma na 8, omjer se smanjuje na 4: 3.

Recipročno, omjer u kojem se Mg kombinira sa S jednak je 3: 4 (Mg / S)

Korak 3: rasprava i izračunavanje viška reaktanta i njegove mase

Masa Mg i S je 15 g za oboje, ali omjer u kojem Mg i S reagiraju je 3: 4, a ne 1: 1. Zatim, može se zaključiti da je višak reaktanta Mg, jer se nalazi u nižem omjeru u odnosu na S.

Ovaj se zaključak može ispitati izračunavanjem mase Mg koji reagira s 15 g S.

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

11,25 g Mg

Masa viška Mg = 15 g - 11,25 g

3,75 g.

Korak 4: Masa MgS nastala u reakciji na temelju zakona očuvanja mase

Masa MgS = masa Mg + masa S

11,25 g + 15 g.

26, 25 g

Vježba u obrazovne svrhe može se izvesti na sljedeći način:

Izračunajte grame S koji reagiraju s 15 g Mg, koristeći u ovom slučaju omjer 4: 3.

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

20 g

Ako je situacija prikazana u ovom slučaju, moglo se vidjeti da 15 g S ne bi bilo dovoljno da u potpunosti reagira s 15 g Mg, a nedostaje 5 g. Ovo potvrđuje da je višak reagensa Mg, a S ograničavajući reagens u stvaranju MgS, kada oba reaktivna elementa imaju istu masu.

-Vježba 2

Izračunajte masu natrijevog klorida (NaCl) i nečistoće u 52 g NaCl s postotkom čistoće od 97,5%.

Podaci:

-Uzorna masa: 52 g NaCl

-Čisti postotak = 97,5%.

Korak 1: izračunajte čistu masu NaCl

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

50,7 g

Korak 2: izračunavanje mase nečistoća

% nečistoća = 100% - 97,5%

2.5%

Masa nečistoća = 52 gx 2,5% / 100%

1,3 g

Dakle, od 52 g soli, 50,7 g su čisti NaCl kristali, a 1,3 g nečistoća (poput ostalih iona ili organske tvari).

-Vježba 3

Koja je masa kisika (O) u 40 g dušične kiseline (HNO ₃), znajući da je njegova molekularna težina 63 g / mol, a atomska težina O 16 g / mol?

Podaci:

-Mass od HNO ₃ = 40 g

-Atomska masa O = 16 g / mol.

-Molekularna težina HNO ₃

Korak 1: Izračunajte broj molova HNO

Mola HNO ₃ = 40 g HNO ₃ x 1 mol HNO ₃ /63 g HNO ₃

0,635 molova

Korak 2: izračunajte broj prisutnih molova O

Formula za HNO ₃ ukazuje na to da postoje 3 mola O za svaki mol HNO3 .

Molovi O = 0,635 mola HNO ₃ X 3 mola O / mola HNO ₃

1.905 molova O

Korak 3: izračunajte masu prisutnog O u 40 g HNO

g O = 1.905 mola O x 16 g O / mol O

30,48 g

Drugim riječima, od 40 g HNO ₃, 30,48 g nastaje isključivo težinom molova atoma kisika. Ovaj veliki udio kisika tipičan je za oksoanione ili njihove tercijarne soli (na primjer, NaNO ₃).

-Vježba 4

Koliko grama kalijevog klorida (KCl) nastaje kada se razgradi 20 g kalijevog klorata (KClO ₃)? Znajući da je molekulska masa KCl 74,6 g / mol, a molekulska masa KClO ₃ je 122,6 g / mol

Podaci:

-Masa KClO ₃ = 20 g

-Molekularna težina KCl = 74,6 g / mol

-Molekularna težina KClO ₃ = 122,6 g / mol

Korak 1: jednadžba reakcije

2KClO ₃ => 2KCl + 3O ₂

Korak 2: izračunajte masu KClO

g KClO ₃ = 2 mola x 122,6 g / mol

245,2 g

Korak 3: izračunajte masu KCl

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

149,2 g

Korak 4: izračunajte masu KCl proizvedenu razgradnjom

245 g KClO ₃ se proizvodi raspadanja 149,2 g KCl. Tada se ovaj omjer (stehiometrijski koeficijent) može upotrijebiti za pronalaženje mase KCl koja se stvara iz 20 g KClO ₃:

g KCl = 20 g KClO ₃ x 149 g KCl / 245,2 g KClO ₃

12,17 g

Napomena kako je omjer mase O ₂ u KClO ₃. Od 20 g KClO ₃, nešto manje od polovice je zbog kisika koji je dio oksoanionskog klorata.

-Vježba 5

Pronađite postotni sastav sljedećih tvari: a) dopa, C ₉ H ₁₁ NO ₄ i b) vanilin, C ₈ H ₈ O ₃.

a) Dopa

Korak 1: pronađite molekularnu težinu dopa C

Da bismo to učinili, atomska težina elemenata prisutnih u spoju se u početku množi s brojem molova predstavljenih njihovim pretplatnicima. Za pronalaženje molekulske mase dodaju se grami koje doprinose različiti elementi.

Ugljik (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

Molekularna masa Dopa = (108 g + 11 g + 14 g + 64 g)

197 g

Korak 2: Pronađite postotni sastav elemenata prisutnih u dopi

Za to se uzima njegova molekularna masa (197 g) kao 100%.

% C = 108 g / 197 g x 100%

54.82%

% H = 11 g / 197 g x 100%

5,6%

% N = 14 g / 197 gx 100%

7.10%

% O = 64 g / 197 g

32.48%

b) Vanillin

Dio 1: izračunavanje molekulske težine vanilina C

Da bismo to učinili, atomska masa svakog elementa množi se sa brojem prisutnih molova, zbrajajući masu koju doprinose različiti elementi

C: 12 g / mol x 8 mol = 96 g

H: 1 g / mol x 8 mol = 8 g

Ili: 16 g / mol x 3 mol = 48 g

Molekularna težina = 96 g + 8 g + 48 g

152 g

Drugi dio: Pronađite postotak različitih elemenata u vanilinu

Pretpostavlja se da njegova molekularna masa (152 g / mol) predstavlja 100%.

% C = 96 g / 152 gx 100%

63.15%

% H = 8 g / 152 gx 100%

5,26%

% O = 48 g / 152 gx 100%

31.58%

-Vježba 6

Masni postotak alkohola je sljedeći: ugljik (C) 60%, vodik (H) 13% i kisik (0) 27%. Nabavite svoju minimalnu formulu ili empirijsku formulu.

Podaci:

Atomske težine: C 12 g / mol, H 1g / mol i kisik 16 g / mol.

Korak 1: izračunavanje broja molova elemenata prisutnih u alkoholu

Pretpostavlja se da je masa alkohola 100g. Prema tome, masa C je 60 g, masa H je 13 g, a masa kisika 27 g.

Izračun broja molova:

Broj molova = masa elementa / atomska težina elementa

moli od C = 60 g / (12 g / mol)

5 molova

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

13 molova

molovi od O = 27 g / (16 g / mol)

1,69 molova

Korak 2: dobiti minimalnu ili empirijsku formulu

Da biste to učinili, pronađite omjer cijelih brojeva između broja molova. To služi za dobivanje broja atoma elemenata u minimalnoj formuli. U tu svrhu, molovi različitih elemenata dijele se u manjem broju molova elementa.

C = 5 molova / 1,69 molova

C = 2,96

H = 13 molova / 1,69 molova

H = 7,69

O = 1,69 molova / 1,69 molova

O = 1

Zaokruživanja ove iznose, minimalna je formula: C ₃ H ₈ O. Ovaj formula odgovara onoj propanol, CH ₃ CH ₂ CH ₂ OH. Međutim, to je formula za spoj CH ₃ CH ₂ OCH ₃, etil-metil-eter.

Reference

1. Dominguez Arias MJ (sf). Proračuni u kemijskim reakcijama. Oporavak od: uv.es
2. Proračuni s kemijskim formulama i jednadžbama., Preuzeto iz: 2.chemistry.msu.edu
3. Sparknotes. (2018.). Stehiometrijski proračun. Oporavilo od: sparknotes.com
4. ChemPages Netorials. (SF). Stehiometrijski modul: Opća stehiometrija. Oporavak od: chem.wisc.edu
5. Flores, J. Química (2002) Uredništvo Santillana.
6. Whitten, Davis, Peck i Stanley. Kemija. (8. izd.). CENGAGE Učenje.