Jak zrobić stechiometrię (ze zdjęciami)

2024 Autor: Jason Gerald | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-15 08:21

W reakcji chemicznej materia nie może zostać stworzona ani zniszczona, więc produkty reakcji muszą być równe liczbie reagentów w reakcji. Stechiometria to badanie stosunku ilościowego pierwiastków w reakcji, które polega na obliczeniu masy reagentów i produktów w nich zawartych. Stechiometria jest połączeniem matematyki i chemii i jest stosowana w oparciu o jedną prostą zasadę powyżej, że materia nigdy nie zwiększa się ani nie zmniejsza w reakcji. Pierwszym krokiem do rozwiązania każdego problemu chemicznego jest zrównoważenie równań.

Krok

Część 1 z 4: Bilansowanie równań chemicznych

Krok 1. Zapisz liczbę atomów, z których składa się każdy związek po obu stronach równania

Równania chemiczne mogą pomóc w identyfikacji atomów każdego pierwiastka w reakcji. W reakcji chemicznej materia nie może zostać stworzona ani zniszczona, więc równanie jest nierówne, jeśli liczba (i typy) atomów składowych po obu stronach równania nie są dokładnie takie same.

Nie zapomnij pomnożyć liczby atomów przez współczynnik lub liczbę pod linią, jeśli ją masz.
Na przykład H₂WIĘC₄ + Fe - Fe₂(WIĘC₄)₃ + H₂
Po lewej stronie (reagenty) równania znajdują się 2 H, 1 S, 4 O i 1 Fe.
Po prawej (iloczynowej) stronie równania znajdują się 2 H, 3 S, 12 O i 2 Fe.

Krok 2. Dodaj współczynniki przed pierwiastkami innymi niż tlen i wodór, aby zrównoważyć obie strony równania

Znajdź najmniejszą wspólną wielokrotność pierwiastków innych niż tlen i wodór, aby wyrównać liczbę atomów po obu stronach równania.

Na przykład najmniejsza wspólna wielokrotność (LCM) między 2 a 1 wynosi 2 dla Fe. Więc dodaj liczbę 2 przed elementem Fe po lewej stronie, aby go zrównoważyć.
LCM między 3 a 1 to 3 dla elementu S. Więc dodaj liczbę 3 przed związkiem H₂WIĘC₄ aby zrównoważyć prawą i lewą stronę równania.
Na tym etapie równanie z powyższego przykładu będzie wyglądało następująco: 3 H₂WIĘC₄ + 2 Fe - Fe₂(WIĘC₄)₃ + H₂

Krok 3. Zrównoważ atomy wodoru i tlenu

Liczba atomów wodoru i tlenu jest równoważona na końcu, ponieważ są one na ogół obecne w kilku cząsteczkach po obu stronach równania. Na etapie równoważenia tego równania nie zapomnij ponownie obliczyć atomów po dodaniu współczynników przed cząsteczkami.

W tym przykładzie dodajemy cyfrę 3 przed związkiem H₂WIĘC₄, więc teraz jest 6 atomów wodoru po lewej stronie, ale tylko 2 atomy wodoru po prawej stronie równania. Obecnie mamy również 12 atomów tlenu po lewej stronie i 12 atomów tlenu po prawej stronie, więc atomy tlenu są równoważne.
Możemy zrównoważyć atomy wodoru, dodając liczbę 3 przed H₂.
Ostateczne równanie po zbilansowaniu to 3 H₂WIĘC₄ + 2 Fe - Fe₂(WIĘC₄)₃ + 3 godz₂.

Krok 4. Przelicz atomy po obu stronach równania, aby upewnić się, że mają tę samą liczbę

Po zakończeniu przelicz ponownie i sprawdź, czy równość jest właściwym krokiem. Możesz to zrobić, dodając wszystkie atomy po obu stronach równania i upewniając się, że są takie same.

Sprawdź ponownie równość naszego równania, 3 H₂WIĘC₄ + 2 Fe - Fe₂(WIĘC₄)₃ + 3 godz₂.
Po lewej stronie strzałki znajdują się 6 H, 3 S, 12 O i 2 Fe.
Po prawej stronie strzałki znajdują się 2 Fe, 3 S, 12 O i 6 H.
Liczba atomów po prawej i lewej stronie jest dokładnie taka sama, więc to równanie jest już równoważne.

Część 2 z 4: Przeliczanie gramów i mol

Krok 1. Oblicz masę molową masy danego związku w gramach

Masa molowa to liczba gramów (g) w jednym molu związku. Ta jednostka umożliwia łatwe przeliczanie gramów i moli związku. Aby obliczyć masę molową, musisz wiedzieć, ile cząsteczek pierwiastka znajduje się w związku, a także masę atomową każdego pierwiastka w związku.

Znajdź liczbę atomów każdego pierwiastka w związku. Na przykład glukoza to C₆h₁₂O₆, i składa się z 6 atomów węgla, 12 atomów wodoru i 6 atomów tlenu.
Znajdź masę atomową w gramach na mol (g/mol) każdego atomu. Masy atomowe pierwiastków tworzących glukozę to: węgiel, 12,0107 g/mol; wodór, 1,007 g/mol; i tlen 15,9994 g/mol.
Pomnóż masę każdego atomu przez liczbę atomów obecnych w związku. węgiel: 12,0107 x 6 = 72,0642 g/mol; wodór: 1.007 x 12 = 12084 g/mol; tlen: 15,9994 x 6 = 95,9964 g/mol.
Suma wszystkich powyższych produktów to masa molowa związku. 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 g/mol. Innymi słowy, masa jednej cząsteczki glukozy wynosi 180,14 gramów.

Krok 2. Przekształć masę związku na mole, używając masy molowej

Masę molową można wykorzystać jako współczynnik przeliczeniowy, dzięki czemu można obliczyć liczbę moli w danej liczbie gramów próbki. Podziel znaną masę (g) przez masę molową (g/mol). Prostym sposobem sprawdzenia swoich obliczeń jest upewnienie się, że jednostki znoszą się nawzajem i pozostawiają tylko krety.

Na przykład: ile moli znajduje się w 8,2 gramach chlorowodoru (HCl)?
Masa atomowa H wynosi 1,0007, a Cl 35,453, więc masa molowa powyższego związku wynosi 1,007 + 35,453 = 36,46 g/mol.
Dzieląc liczbę gramów związku przez jego masę molową otrzymujemy: 8,2 g / (36,46 g/mol) = 0,225 mola HCl.

Krok 3. Określ stosunek molowy między reagentami

Aby określić ilość produktu powstałego w reakcji, musisz określić stosunek molowy. Stosunek molowy jest stosunkiem związków reagujących ze sobą i jest wskazywany przez współczynniki związków w reakcji, które były równoważne.

Na przykład, jaki jest stosunek molowy KClO₃ z O₂ w reakcji 2 KClO₃ - 2KCl + 3O₂.
Przede wszystkim upewnij się, że powyższe równania są równoważne. Nigdy nie zapomnij o tym kroku, w przeciwnym razie uzyskany stosunek molowy będzie nieprawidłowy. W tym przykładzie ilości każdego pierwiastka po obu stronach równania są równe, więc reakcja jest zrównoważona.
Stosunek KClO₃ z O₂ wynosi 2/3. Możesz umieścić dowolną liczbę powyżej i poniżej, o ile reprezentuje odpowiedni związek w całym zadaniu.

Krok 4. Pomnóż krzyżyk przez stosunek molowy, aby znaleźć liczbę moli drugiego reagenta

Aby obliczyć liczbę moli związku wytworzonego lub wymaganego w reakcji, możesz użyć stosunku molowego. Problemy chemiczne zwykle wymagają określenia liczby moli potrzebnych lub wytworzonych w reakcji z masy (gramów) określonego reagenta.

Na przykład w równaniu reakcji N₂ + 3 godz₂ - 2 NH₃ ile moli NH₃ co wynikałoby z 3,00 gramów N₂ który reaguje z H₂ w wystarczającej ilości?
W tym przykładzie H₂ dostępne w wystarczających ilościach i nie musisz ich liczyć, aby rozwiązać problem.
Najpierw zmień jednostki gramów N₂ być kretami. Masa atomowa azotu wynosi 14.0067 g/mol, więc masa molowa to N₂ wynosi 28,0134 g/mol. Podział na masę i masę molową da 3,00 g/28,0134 g/mol = 0,107 mola.
Oblicz stosunek w zadaniu: NH₃: N₂ = x/0, 107 moli.
Krzyż pomnóż ten stosunek przez stosunek molowy NH₃ z N₂: 2:1 x/0, 107 moli = 2/1 = (2 x 0,17) = 1x = 0,214 moli.

Krok 5. Przekształć tę liczbę moli z powrotem na masę, używając masy molowej związku

Ponownie użyjesz masy molowej, ale teraz masa molowa jest potrzebna jako mnożnik, aby przywrócić liczbę moli do gramów. Upewnij się, że używasz prawidłowej masy molowej związku.

Masa molowa NH₃ wynosi 17,028 g/mol. Więc 0,214 mola x (17 028 gramów/mol) = 3,647 gramów NH₃.

Część 3 z 4: Zamiana litrów gazu na mol

Krok 1. Sprawdź, czy reakcja zachodzi przy standardowym ciśnieniu i temperaturze (STP)

STP to zestaw warunków, które pozwalają 1 molowi gazu doskonałego wypełnić objętość 22,414 litrów (l). Standardowa temperatura to 273, 15 Kelwinów (K), a standardowe ciśnienie to 1 atmosfera (atm).

Generalnie w problemach będzie napisane, że reakcja zachodzi przy 1 atm i 273 K, czyli w STP

Krok 2. Użyj przelicznika 22 414 l/mol, aby przeliczyć liczbę litrów gazu na mole gazu

Jeśli reakcja zachodzi w warunkach STP, do obliczenia liczby moli w znanej objętości gazu można użyć 22,414 l/mol. Aby obliczyć liczbę moli, podziel objętość gazu (l) przez ten przelicznik.

Na przykład, aby przeliczyć 3,2 litra N₂ gaz na mole: 3,2 l/22, 414 l/mol = 0,143 mol.

Krok 3. Użyj równania gazu doskonałego do konwersji litrów gazu, jeśli nie w warunkach STP

Jeśli reakcja w zadaniu nie zachodzi w warunkach STP, do obliczenia liczby moli w reakcji należy użyć równania gazu doskonałego PV = nRT. P to ciśnienie w jednostkach atmosferycznych, V to objętość w litrach, n to liczba moli, R to stała prawa gazowego, 0,0821 l-atm/mol-stopnie, a T to temperatura w stopniach Kelvina.

To równanie może zostać przekształcone w celu obliczenia moli, tak aby stało się: n = RT/PV.
Jednostki stałej gazowej mają na celu wyeliminowanie wszystkich innych zmiennych jednostkowych.
Na przykład określ liczbę moli w 2,4 litrach O₂ w 300 K i 1,5 atm. Wstawiając zmienne do równania otrzymujemy: n = (0,0821 x 300)/(1,5 x 2) = 24, 63/3, 6 = 6, 842 mole O₂.

Część 4 z 4: Zamiana litrów cieczy i mol

Krok 1. Oblicz gęstość cieczy

Czasami równania chemiczne podają objętość ciekłego reagenta i proszą o obliczenie liczby gramów lub moli wymaganych do reakcji. Aby przeliczyć objętość cieczy na gramy, potrzebna jest gęstość cieczy. Gęstość jest wyrażona w jednostkach masy/objętości.

Jeśli gęstość problemu jest nieznana, być może będziesz musiał poszukać tego w podręczniku lub w Internecie

Krok 2. Przelicz objętość na mililitry (ml)

Aby przeliczyć objętość cieczy na masę (g), należy użyć jej gęstości. Gęstość jest wyrażona w gramach na mililitr (g/ml), więc objętość cieczy musi być również wyrażona w mililitrach, aby ją obliczyć.

Sprawdź znaną objętość. Na przykład powiedzmy w zadaniu, że objętość H. jest znana₂O wynosi 1 litr. Aby przeliczyć to na ml, wystarczy pomnożyć przez 1000, ponieważ w 1 litrze wody jest 1000 ml.

Krok 3. Pomnóż objętość przez gęstość

Przy pomnożeniu objętości (ml) przez jej gęstość (g/ml) tracone są jednostki w ml, a pozostaje ilość gramów związku.

Na przykład gęstość H₂O wynosi 18,0134 g/ml. Jeśli równanie chemiczne mówi, że jest 500 ml H₂O, ilość gramów w związku wynosi 500 ml x 18,0134 g/ml lub 9006,7 g.

Krok 4. Oblicz masę molową reagentów

Masa molowa to liczba gramów (g) w jednym molu związku. Ta jednostka umożliwia zmianę jednostek gramów i moli w związku. Aby obliczyć masę molową, musisz określić, ile cząsteczek pierwiastka znajduje się w związku, a także masę atomową każdego pierwiastka w związku.

Określ liczbę atomów każdego pierwiastka w związku. Na przykład glukoza to C₆h₁₂O₆, i składa się z 6 atomów węgla, 12 atomów wodoru i 6 atomów tlenu.
Znajdź masę atomową w gramach na mol (g/mol) każdego atomu. Masy atomowe pierwiastków w glukozie to: węgiel, 12,0107 g/mol; wodór, 1.007 g/mol; i tlen 15,9994 g/mol.
Pomnóż masę atomową każdego pierwiastka przez liczbę atomów obecnych w związku. węgiel: 12,0107 x 6 = 72,0642 g/mol; wodór: 1.007 x 12 = 12084 g/mol; tlen: 15,9994 x 6 = 95,9964 g/mol.
Dodaj powyższe wyniki mnożenia, aby otrzymać masę molową związku, która wynosi 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 g/mol. Tak więc masa jednego mola glukozy wynosi 180,14 gramów.

Krok 5. Przelicz liczbę gramów związku na mole, używając masy molowej

Używając masy molowej jako współczynnika przeliczeniowego, można obliczyć liczbę moli obecnych w danej liczbie gramów próbki. Podziel liczbę gramów (g) znanego związku przez masę molową (g/mol). Prostym sposobem sprawdzenia swoich obliczeń jest upewnienie się, że jednostki znoszą się nawzajem i pozostawiają tylko krety.

Na przykład: ile moli znajduje się w 8,2 gramach chlorowodoru (HCl)?
Masa atomowa H wynosi 1,0007, a Cl 35,453, więc masa molowa związku wynosi 1,007 + 35,453 = 36,46 g/mol.
Dzieląc ilość gramów związku przez masę molową otrzymujemy: 8,2 g/(36,46 g/mol) = 0,225 mola HCl.

Spisu treści:

Wideo: Jak zrobić stechiometrię (ze zdjęciami)