SZTÖCHIOMETRIKUS SZÁMÍTÁSOK: SZAKASZOK ÉS GYAKORLATOK MEGOLDÁSA - KÉMIA - 2026

A sztöchiometrikus számításokat olyan kémiai reakcióban részt vevő elemek vagy vegyületek tömegaránya alapján végzik el.

A végrehajtásuk első lépése az érdekelt kémiai reakció egyensúlya. Hasonlóképpen, a kémiai folyamatban részt vevő vegyületek helyes összetételét ismerni kell.

Forrás: Pixabay

A sztöchiometrikus számítások egy sor törvény alkalmazásán alapulnak, amelyek között szerepel a következők: A tömegmegőrzési törvény; a meghatározott arányok vagy az állandó összetétel törvénye; és végül a többszörös arányok törvénye.

A tömegmegőrzési törvény kimondja, hogy egy kémiai reakcióban a reagensek tömegének összege egyenlő a termékek tömegének összegével. Kémiai reakcióban a teljes tömeg állandó.

A határozott arányok vagy az állandó összetétel törvénye kimondja, hogy bármely tiszta vegyület különböző mintái ugyanazokkal az elemekkel rendelkeznek, azonos tömeg arányban. Például a tiszta víz ugyanaz, függetlenül attól, hogy mi a forrása, vagy milyen kontinensen (vagy bolygón) származik.

A harmadik, többszörös arányú törvény azt jelzi, hogy ha két A és B elem egynél több vegyületet képez, akkor a B elem tömegének azon része, amely egyesül az A elem adott tömegével, az egyes vegyületekben, kis egész számokkal kifejezhető. Vagyis A _n B esetében _m és m egész számok.

Mik a sztöchiometrikus számítások és azok szakaszai?

Ezek olyan számítások, amelyek célja a kémiai reakció vizsgálata során felmerülő különféle kérdések megoldása. Ehhez tudnia kell a kémiai folyamatokat és az azokat irányító törvényeket.

Sztöchiometrikus számítások segítségével például egy reagens tömegéből megkaphatjuk a másik reagens ismeretlen tömegét. Ismerheti a vegyületben jelen lévő kémiai elemek százalékos összetételét, és ebből megkaphatja a vegyület empirikus képletét.

Következésképpen a vegyület empirikus vagy minimális összetételének ismerete lehetővé teszi annak molekuláris formula meghatározását.

Ezenkívül a sztöchiometrikus számítás lehetővé teszi egy kémiai reakcióban, hogy meghatározzák a korlátozó reagenst, vagy ha van reagensfelesleg, valamint annak tömegét.

Szakasz

A szakaszok a felvetett probléma típusától, valamint annak komplexitásától függnek.

Két általános helyzet a következő:

-Két elem reagál, hogy vegyületet hozzon létre, és csak a reagáló elemek tömege ismert.

- Tudni akarjuk a második elem ismeretlen tömegét, valamint a reakció eredményeként kapott vegyület tömegét.

Általában ezeknek a gyakorlatoknak a megoldásakor a szakaszok következő sorrendjét kell követni:

- Hozza létre a kémiai reakció egyenletét.

-Kiegyensúlyozza az egyenletet.

-A harmadik lépés az elemek atomtömegének és a sztöchiometrikus együtthatóknak a felhasználása az, hogy megkapjuk a reagáló elemek tömegének arányát.

- Utána, a meghatározott arányok törvényének alkalmazásával, miután megismerjük a reagáló elem tömegét és azt, hogy milyen arányban reagál a második elemmel, megismerve a második elem tömegét.

- És az ötödik és az utolsó lépésben, ha a reaktáns elemek tömege ismert, az összegük lehetővé teszi a reakcióban előállított vegyület tömegének kiszámítását. Ebben az esetben ezt az információt a tömegmegőrzési törvény alapján nyerik be.

Megoldott gyakorlatok

-1. Feladat

Mi a fennmaradó reagens, ha 15 g Mg-t reagáltatnak 15 g S-val, így MgS képződik? És hány gramm MgS-t állítanak elő a reakció során?

Adat:

- Mg és S tömege = 15 g

- Mg atomtömege = 24,3 g / mol.

-S-atomtömeg = 32,06 g / mol.

1. lépés: reakcióegyenlet

Mg + S => MgS (már kiegyensúlyozott)

2. lépés: Határozzuk meg az arányt, amelyben az Mg és S összekapcsolódik az MgS előállításához

Az egyszerűség kedvéért az Mg atomtömege 24 g / mol lehet, az S atomtömege pedig 32 g / mol lehet. Tehát az arány, amelyben az S és az Mg kombinálódik, 32:24 lesz, osztva a 2 kifejezést 8-mal, az arány 4: 3-ra csökken.

Viszont, hogy az Mg és az S kombinációja aránya 3: 4 (Mg / S)

3. lépés: a reagensfelesleg és annak tömegének megvitatása és kiszámítása

Az Mg és S tömege mindkét esetben 15 g, de az Mg és S reakciója 3: 4, és nem 1: 1. Ezután levonható, hogy a reagensfelesleg Mg, mivel az S-nél alacsonyabb arányban található.

Ezt a következtetést kipróbálhatjuk úgy, hogy kiszámítjuk az Mg tömegét, amely 15 g S-vel reagál.

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

11,25 g Mg

Túlzott tömeg Mg = 15 g - 11,25 g

3,75 g.

4. lépés: A reakcióban képződött MgS tömege a tömegmegőrzési törvény alapján

MgS tömege = Mg tömege + S tömege

11,25 g + 15 g.

26,25 g

Az oktatási célokra szolgáló gyakorlatot a következőképpen lehet elvégezni:

Számítsuk ki az S grammját, amely 15 g Mg-vel reagál, ebben az esetben 4: 3 arányban.

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

20 g

Ha a jelen esetben bemutatott helyzet lenne, láthatjuk, hogy a 15 g S nem lenne elégséges ahhoz, hogy teljes mértékben reagáljon a 15 g Mg-vel, hiányzik az 5 g. Ez megerősíti, hogy a reagensfelesleg Mg és S az korlátozó reagens az MgS képződéséhez, amikor mindkét reaktív elem azonos tömegű.

- 2. gyakorlat

Számítsuk ki a nátrium-klorid (NaCl) és a szennyeződések tömegét 52 g NaCl-ban, 97,5% -os tisztasággal.

Adat:

- Minta tömeg: 52 g NaCl

-Tiszta százalék = 97,5%.

1. lépés: kiszámítja a nátrium-klorid tiszta tömegét

NaCl tömeg = 52 gx 97,5% / 100%

50,7 g

2. lépés: a szennyeződések tömegének kiszámítása

% szennyeződés = 100% - 97,5%

2,5%

A szennyeződések tömege = 52 gx 2,5% / 100%

1,3 g

Ezért az 52 g sóból 50,7 g tiszta nátrium-klorid kristályok és 1,3 g szennyeződések (például más ionok vagy szerves anyagok).

- 3. gyakorlat

Mekkora az oxigén (O) tömege 40 g salétromsavban (HNO ₃), tudva, hogy molekulatömege 63 g / mol, és oxigén atomtömege 16 g / mol?

Adat:

-HNO ₃ tömege = 40 g

-Otómértéke = 16 g / mol.

-HNO ₃ molekulatömege

1. lépés: Számítsa ki a HNO molszámát

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

0,635 mol

2. lépés: kiszámítja a jelenlévő O molok számát

A HNO ₃ képlete azt jelzi, hogy minden mol HNO _3-ra 3 mól O van .

O mól = 0,635 mól HNO ₃ X 3 mól O / mól HNO ₃

1,905 mol O

3. lépés: kiszámítja az O tömegét 40 g HNO-ban

g O = 1,905 mól O x 16 g O / mól O

30,48 g

Más szavakkal, a 40 g HNO ₃ -ból 30,48 g a kizárólag az oxigénatomok molekulatömegének tudható be. Ez a nagy aránya oxigén jellemző oxoanions vagy azok tercier sói (NaNO ₃, például).

- 4. gyakorlat

Hány gramm kálium-kloridot (KCl) termelnek, ha 20 g kálium-klorát (KClO ₃) bomlik ? Tudva, hogy a KCl molekulatömege 74,6 g / mol, a KClO ₃ molekulatömege pedig 122,6 g / mol

Adat:

-KClO ₃ tömege = 20 g

-KCl molekulatömege = 74,6 g / mol

-KClO ₃ molekulatömege = 122,6 g / mol

1. lépés: reakcióegyenlet

2KClO ₃ => 2KCl + 3O ₂

2. lépés: kiszámítja a KClO tömegét

g KClO ₃ = 2 mol x 122,6 g / mol

245,2 g

3. lépés: kiszámítja a KCl tömegét

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

149,2 g

4. lépés: kiszámítja a bomlás során képződött KCl tömegét

245 g KClO ₃ képződik 149,2 g KCl bomlásával. Ezután ez az arány (sztöchiometrikus együttható) felhasználható a KCl tömegének meghatározására, amelyet 20 g KClO _3- ból állítanak elő:

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

12,17 g

Vegye figyelembe, hogy az O ₂ tömegaránya a KClO _3-on belül van. A 20 g KClO ₃ -ból csaknem a felét az oxoanion-klorát részét képező oxigén okozza.

- 5. gyakorlat

Keresse meg a következő anyagok százalékos összetételét: a) dopa, C ₉ H ₁₁ NO ₄ és b) vanillin, C ₈ H ₈ O ₃.

a) Dopa

1. lépés: keresse meg a C dopa molekulatömegét

Ehhez a vegyületben levő elemek atomtömegét először megszorozzuk az alszámuk által képviselt molok számával. A molekulatömeg meghatározásához hozzáadjuk a különféle elemek által megadott grammot.

Szén (C): 12 g / mol x 9 mol = 108 g

Hidrogén (H): 1 g / mol x 11 mol = 11 g

Nitrogén (N): 14 g / mol x 1 mol = 14 g

Oxigén (O): 16 g / mol x 4 mol = 64 g

Dopa molekulatömeg = (108 g + 11 g + 14 g + 64 g)

197 g

2. lépés: Keresse meg a dopa-ban lévő elemek százalékos összetételét

Ehhez a molekulatömegét (197 g) 100% -nak kell tekinteni.

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

1. rész: a vanillin C molekulatömegének kiszámítása

Ehhez az egyes elemek atomtömegét meg kell szorozni a jelenlévő molok számával, összeadva a különböző elemek által megadott tömeget

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

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

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

Molekulatömeg = 96 g + 8 g + 48 g

152 g

2. rész: Keresse meg a különböző elemek% -át a vanillinben

Feltételezzük, hogy molekulatömege (152 g / mol) 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%

- 6. gyakorlat

Az alkohol tömegszázalékos összetétele a következő: szén (C) 60%, hidrogén (H) 13% és oxigén (O) 27%. Szerezze be minimális vagy empirikus képletet.

Adat:

Atomi súlyok: C 12 g / mol, H 1 g / mol és oxigén 16 g / mol.

1. lépés: az alkoholban jelenlévő elemek mólszámának kiszámítása

Az alkohol tömegének feltételezzük, hogy 100 g. Következésképpen C tömege 60 g, H tömege 13 g, oxigén tömege 27 g.

Az anyajegyek számának kiszámítása:

Anyagok száma = az elem tömege / az elem atomtömege

mól C = 60 g / (12 g / mol)

5 mol

mól H = 13 g / (1 g / mol)

13 mol

mól O = 27 g / (16 g / mol)

1,69 mol

2. lépés: szerezze be a minimális vagy empirikus képletet

Ehhez keresse meg az egész számok arányát a vakondszám között. Ez arra szolgál, hogy az elemek atomszámát megkapjuk a minimális képletben. E célból a különféle elemek moljait kisebb mértékben osztjuk meg az elem molszámával.

C = 5 mol / 1,69 mol

C = 2,96

H = 13 mol / 1,69 mol

H = 7,69

O = 1,69 mól / 1,69 mól

O = 1

Az ábrákat kerekítve a minimum képlet a következő: C ₃ H ₈ O. Ez a képlet megfelel a propanol, CH ₃ CH ₂ CH ₂ OH képletének. Azonban, ez a képlet azt is, hogy a vegyületet CH ₃ CH ₂ OCH ₃, etil-metil-éter.

Irodalom

1. Dominguez Arias MJ (sf). Számítások kémiai reakciókban. Helyreállítva: uv.es
2. Számítások kémiai képletekkel és egyenletekkel.. Feltöltve: 2.chemistry.msu.edu
3. Sparknotes. (2018). Sztöchiometrikus számítás. Helyreállítva: sparknotes.com
4. ChemPages Netorials. (Sf). Sztochiometria modul: Általános sztöchiometria. Helyreállítva: chem.wisc.edu
5. Flores, J. Química (2002) szerkesztõ Santillana.
6. Whitten, Davis, Peck és Stanley. Kémia. (8. kiadás). CENGAGE Tanulás.