STØKIOMETRISKE BEREGNINGER: TRIN OG ØVELSER LØST - KEMI - 2025

De støkiometriske beregninger er dem, der foretages på grundlag af masseforholdene for de elementer eller forbindelser, der er involveret i en kemisk reaktion.

Det første trin til at udføre dem er at afbalancere den kemiske reaktion af interesse. Ligeledes skal de korrekte formler af forbindelserne involveret i den kemiske proces kendes.

Kilde: Pixabay

Støkiometriske beregninger er baseret på anvendelsen af ​​et sæt love, blandt hvilke er følgende: Loven om bevarelse af masse; loven med bestemte proportioner eller konstant sammensætning og endelig loven med flere proportioner.

I loven om bevarelse af masse hedder det, at summen af ​​reaktantmasserne ved en kemisk reaktion er lig med summen af ​​produkternes masser. I en kemisk reaktion forbliver den samlede masse konstant.

Loven med bestemte proportioner eller konstant sammensætning bestemmer, at forskellige prøver af enhver ren forbindelse har de samme elementer i de samme masseproportioner. For eksempel er rent vand det samme, uanset hvad dets kilde er, eller hvilket kontinent (eller planet) det kommer fra.

Og den tredje lov, den med flere proportioner, indikerer, at når to elementer A og B danner mere end en forbindelse, er andelen af ​​massen af ​​element B, der kombineres med en given masse af element A, i hver af forbindelserne, kan udtrykkes som små heltal. Det er, for A _n B _m n og m er heltal.

Hvad er støkiometriske beregninger og deres stadier?

Det er beregninger, der er designet til at løse de forskellige spørgsmål, der kan opstå, når en kemisk reaktion undersøges. For dette skal du have kendskab til kemiske processer og de love, der regulerer dem.

Ved anvendelse af støkiometrisk beregning er det muligt at få for eksempel fra massen af ​​en reaktant, den ukendte masse af en anden reaktant. Du kan også kende den procentvise sammensætning af de kemiske elementer, der er til stede i en forbindelse, og fra den få den empiriske formel for forbindelsen.

Følgelig tillader viden om den empiriske eller minimale formel for en forbindelse etablering af dens molekylformel.

Derudover tillader den støkiometriske beregning ved en kemisk reaktion at vide, hvilket er det begrænsende reagens, eller om der er et overskydende reagens såvel som dets masse.

Niveauer

Trinene afhænger af den type problem, der stilles, såvel som dets kompleksitet.

To almindelige situationer er:

-To elementer reagerer for at skabe en forbindelse, og kun massen af ​​et af de reagerende elementer er kendt.

-Vi vil vide den ukendte masse af det andet element såvel som massen af ​​forbindelsen, der er resultatet af reaktionen.

Generelt skal man ved at løse disse øvelser følge følgende trinrekkefølge:

-Fastsæt ligningen af ​​den kemiske reaktion.

-Balance ligningen.

-Det tredje trin er gennem anvendelse af elementernes atomvægte og de støkiometriske koefficienter at opnå andelen af ​​masserne af de reagerende elementer.

- Så ved at bruge loven med definerede proportioner, når massen af ​​et reagerende element er kendt, og det forhold, hvormed det reagerer med det andet element, ved at kende massen af ​​det andet element.

-Og det femte og sidste trin, hvis masserne af reaktantelementerne er kendt, giver deres sum os mulighed for at beregne massen af ​​den forbindelse, der er produceret i reaktionen. I dette tilfælde indhentes disse oplysninger baseret på loven om bevarelse af masse.

Løst øvelser

- Øvelse 1

Hvad er det resterende reagens, når 15 g Mg omsættes med 15 g S til dannelse af MgS? Og hvor mange gram MgS produceres i reaktionen?

Data:

- Masse Mg og S = 15 g

-Atomvægt på Mg = 24,3 g / mol.

-Atomvægt på S = 32,06 g / mol.

Trin 1: reaktionsligning

Mg + S => MgS (allerede afbalanceret)

Trin 2: Bestem det forhold, i hvilket Mg og S kombineres for at producere MgS

For enkelheds skyld kan atomvægten af ​​Mg afrundes til 24 g / mol og atomvægten fra S til 32 g / mol. Så forholdet, som S og Mg kombineres i, vil være 32:24, divideret med de 2 udtryk med 8, reduceres forholdet til 4: 3.

Gensidigt, er forholdet, i hvilket Mg kombineres med S, lig med 3: 4 (Mg / S)

Trin 3: diskussion og beregning af den overskydende reaktant og dens masse

Massen af ​​Mg og S er 15 g for begge, men forholdet, i hvilket Mg og S reagerer, er 3: 4 og ikke 1: 1. Derefter kan det udledes, at den overskydende reaktant er Mg, da den findes i en lavere andel med hensyn til S.

Denne konklusion kan testes ved at beregne massen af ​​Mg, der reagerer med 15 g S.

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

11,25 g Mg

Masse overskydende Mg = 15 g - 11,25 g

3,75 g

Trin 4: Masse MgS dannet i reaktionen baseret på loven om bevarelse af masse

Masse MgS = masse Mg + masse af S

11,25 g + 15 g.

26, 25 g

En øvelse til uddannelsesmæssige formål kunne udføres som følger:

Beregn gram S, der reagerer med 15 g Mg, i dette tilfælde med et forhold på 4: 3.

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

20 g

Hvis situationen var den, der blev præsenteret i dette tilfælde, kunne det ses, at 15 g S ikke ville være nok til fuldt ud at reagere med de 15 g Mg, der mangler 5 g. Dette bekræfter, at det overskydende reagens er Mg, og S er det begrænsende reagens i dannelsen af ​​MgS, når begge reaktive elementer har den samme masse.

- Øvelse 2

Beregn massen af ​​natriumchlorid (NaCl) og urenheder i 52 g NaCI med en procentvis renhed på 97,5%.

Data:

-Prøvemasse: 52 g NaCl

-Ren procentdel = 97,5%.

Trin 1: Beregn den rene masse af NaCl

NaCl-masse = 52 gx 97,5% / 100%

50,7 g

Trin 2: beregning af urenhedens masse

% urenheder = 100% - 97,5%

2,5%

Urenhedsmasse = 52 gx 2,5% / 100%

1,3 g

Derfor er 50,7 g af de 52 g salt rene NaCl-krystaller og 1,3 g urenheder (såsom andre ioner eller organisk stof).

- Øvelse 3

Hvilken masse ilt (O) er der i 40 g salpetersyre (HNO ₃), vel vidende, at dens molekylvægt er 63 g / mol, og at atomvægten af ​​O er 16 g / mol?

Data:

-Masse af HNO ₃ = 40 g

-Atomvægt på O = 16 g / mol.

-Molekylvægt af HNO ₃

Trin 1: Beregn antallet af mol HNO

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

0,635 mol

Trin 2: Beregn antallet af mol tilstedeværende O

Formlen for HNO ₃ indikerer, at der er 3 mol O for hver mol HNO _3.

Mol O = 0,635 mol HNO ₃ X 3 mol O / mol HNO ₃

1,905 mol O

Trin 3: Beregn massen af ​​O til stede i 40 g HNO

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

30,48 g

Med andre ord skyldes 30,48 g af 40 g HNO ₃ udelukkende på vægten af ​​molen med oxygenatomer. Denne store andel af oxygen er typisk for oxoanioner eller deres tertiære salte (NaNO ₃, for eksempel).

- Øvelse 4

Hvor mange gram kaliumchlorid (KCl) produceres, når 20 g kaliumchlorat (KClO ₃) nedbrydes ? Ved at vide, at molekylvægten af ​​KCI er 74,6 g / mol, og molekylvægten af ​​KClO ₃ er 122,6 g / mol

Data:

-Masse KClO ₃ = 20 g

-Molekylvægt af KCI = 74,6 g / mol

-Molekylvægt af KClO ₃ = 122,6 g / mol

Trin 1: reaktionsligning

2KClO ₃ => 2KCl + 3O ₂

Trin 2: beregn massen af ​​KClO

g KClO ₃ = 2 mol x 122,6 g / mol

245,2 g

Trin 3: Beregn massen af ​​KCl

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

149,2 g

Trin 4: Beregn massen af ​​KCl produceret ved dekomponering

245 g KClO ₃ fremstilles ved nedbrydning 149,2 g KCI. Derefter kan dette forhold (støkiometrisk koefficient) bruges til at finde massen af ​​KCI, der er produceret fra 20 g KClO ₃:

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

12,17 g

Bemærk hvordan er masseforholdet mellem O ₂ i KClO ₃. Af 20 g KClO ₃ skyldes knap halvdelen ilt, der er en del af oxoanionchloratet.

- Øvelse 5

Find den procentvise sammensætning af følgende stoffer: a) dopa, C ₉ H ₁₁ NO ₄ og b) Vanillin, C ₈ H ₈ O ₃.

a) Dopa

Trin 1: Find molekylvægten af ​​dopa C

For at gøre dette ganges atomvægten af ​​elementerne, der er til stede i forbindelsen, gang med antallet af mol repræsenteret ved deres underskrifter. For at finde molekylvægten tilføjes de gram, som de forskellige elementer bidrager med.

Carbon (C): 12 g / mol x 9 mol = 108 g

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

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

Oxygen (O): 16 g / mol x 4 mol = 64 g

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

197 g

Trin 2: Find den procentvise sammensætning af de elementer, der er til stede i dopa

Til dette tages dens molekylvægt (197 g) som 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

Del 1: beregning af molekylvægten af ​​vanillin C

For at gøre dette ganges atomvægten af ​​hvert element gang med antallet af dets tilstedeværende mol, hvilket tilføjer den masse, som de forskellige elementer bidrager med

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

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

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

Molekylvægt = 96 g + 8 g + 48 g

152 g

Del 2: Find% af de forskellige elementer i vanillin

Dens molekylvægt (152 g / mol) antages at repræsentere 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%

- Øvelse 6

Den procentvise sammensætning pr. Masse af en alkohol er som følger: carbon (C) 60%, hydrogen (H) 13% og oxygen (O) 27%. Få din minimumsformel eller empiriske formel.

Data:

Atomvægte: C 12 g / mol, H 1 g / mol og oxygen 16 g / mol.

Trin 1: Beregning af antallet af mol af de elementer, der findes i alkohol

Alkoholens masse antages at være 100 g. Følgelig er massen af ​​C 60 g, massen af ​​H er 13 g, og massen af ​​ilt er 27 g.

Beregning af antallet af mol:

Antal mol = elementets masse / atomvægt

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

Trin 2: opnå den minimale eller empiriske formel

For at gøre dette, find forholdet mellem hele tal mellem antallet af mol. Dette tjener til at opnå antallet af atomer af elementerne i minimumsformlen. Til dette formål er molerne i de forskellige elementer divideret med antallet af mol af elementet i mindre grad.

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

Afrunding disse tal, er det mindste formel er: C ₃ H ₈ O. Denne formel svarer til mængden af propanol, CH ₃ CH ₂ CH ₂ OH. Men denne formel er også den for forbindelsen CH ₃ CH ₂ OCH ₃, ethyl methyl ether.

Referencer

1. Dominguez Arias MJ (sf). Beregninger i kemiske reaktioner. Gendannes fra: uv.es
2. Beregninger med kemiske formler og ligninger.. Taget fra: 2.chemistry.msu.edu
3. SparkNotes. (2018). Støkiometrisk beregning. Gendannes fra: sparknotes.com
4. ChemPages Netorials. (Sf). Støkiometri-modul: Generel støkiometri. Gendannes fra: chem.wisc.edu
5. Flores, J. Química (2002) Redaktion Santillana.
6. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kemi. (8. udgave). CENGAGE Læring.