Hoe om stoichiometrie te doen (met foto's)

2024 Outeur: Jason Gerald | [email protected]. Laas verander: 2024-01-15 08:08

In 'n chemiese reaksie kan materie nie geskep of vernietig word nie, dus moet die produkte van 'n reaksie gelyk wees aan die aantal reaktante in die reaksie. Stoichiometrie is die studie van die kwantitatiewe verhouding van die elemente in 'n reaksie, wat die massa van die reaktante en produkte daarin bereken. Stoichiometrie is 'n kombinasie van wiskunde en chemie, en word toegepas op 'n eenvoudige beginsel hierbo, dat materie nooit toeneem of afneem in 'n reaksie nie. Die eerste stap om enige chemiese probleem op te los, is om die vergelykings te balanseer.

Stap

Deel 1 van 4: Balansering van chemiese vergelykings

Stap 1. Skryf die aantal atome wat elke verbinding vorm aan beide kante van die vergelyking neer

Chemiese vergelykings kan u help om die atome van elke element in 'n reaksie te identifiseer. In 'n chemiese reaksie kan materie nie geskep of vernietig word nie, dus word gesê dat 'n vergelyking ongelyk is as die aantal (en tipes) samestellende atome aan beide kante van die vergelyking nie presies dieselfde is nie.

Moenie vergeet om die aantal atome met die koëffisiënt of die getal onder die lyn te vermenigvuldig as u een het nie.
Byvoorbeeld, H.₂SO₄ + Fe - Fe₂(SO₄)₃ + H.₂
Aan die linkerkant (reaktante) van die vergelyking is daar 2 H, 1 S, 4 O en 1 Fe.
Aan die regterkant (produk) van die vergelyking is daar 2 H, 3 S, 12 O en 2 Fe.

Stap 2. Voeg koëffisiënte voor ander elemente as suurstof en waterstof by om beide kante van die vergelyking te balanseer

Vind die minste algemene veelvoud van ander elemente as suurstof en waterstof om die aantal atome aan beide kante van die vergelyking gelyk te maak.

Byvoorbeeld, die minste algemene veelvoud (LCM) tussen 2 en 1 is 2 vir Fe. Voeg dus die nommer 2 voor die Fe -element aan die linkerkant by om dit uit te balanseer.
Die LCM tussen 3 en 1 is 3 vir die element S. Voeg dus die getal 3 voor die verbinding H by₂SO₄ om die regter- en linkerkant van die vergelyking te balanseer.
In hierdie stadium is die vergelyking van die voorbeeld hierbo: 3 H₂SO₄ + 2 Fe - Fe₂(SO₄)₃ + H.₂

Stap 3. Balanseer die waterstof- en suurstofatome

Die aantal waterstof- en suurstofatome is laas gebalanseer omdat dit oor die algemeen in verskillende molekules aan weerskante van die vergelyking voorkom. In die balanseringsstap van hierdie vergelyking, vergeet nie om die atome te herbereken nadat u die koëffisiënte voor die molekules bygevoeg het nie.

In die voorbeeld hier voeg ons die getal 3 voor die verbinding H by₂SO₄, dus is daar nou 6 waterstofatome aan die linkerkant, maar slegs 2 waterstofatome aan die regterkant van die vergelyking. Ons het tans ook 12 suurstofatome aan die linkerkant en 12 suurstofatome aan die regterkant, dus die suurstofatome is ekwivalent.
Ons kan die waterstofatome balanseer deur die getal 3 voor H by te voeg₂.
Die finale vergelyking na balansering is 3 H₂SO₄ + 2 Fe - Fe₂(SO₄)₃ + 3 H₂.

Stap 4. Herhaal die atome aan beide kante van die vergelyking om seker te maak dat hulle dieselfde getal is

Sodra dit klaar is, herbereken en kyk of die gelykheid die regte stap is. U kan dit doen deur al die atome aan beide kante van die vergelyking bymekaar te tel en seker te maak dat hulle dieselfde is.

Kontroleer weer die gelykheid van ons vergelyking, 3 H₂SO₄ + 2 Fe - Fe₂(SO₄)₃ + 3 H₂.
Aan die linkerkant van die pyltjie is 6 H, 3 S, 12 O en 2 Fe.
Aan die regterkant van die pyltjie is 2 Fe, 3 S, 12 O en 6 H.
Die aantal atome aan die regter- en linkerkant is presies dieselfde, dus hierdie vergelyking is reeds ekwivalent.

Deel 2 van 4: Omskakeling van gram en mol

Stap 1. Bereken die molêre massa van die massa van die gegewe verbinding in gram

Molêre massa is die aantal gram (g) in een mol van 'n verbinding. Met hierdie eenheid kan u gram en mol van 'n verbinding maklik omskakel. Om die molêre massa te bereken, moet u weet hoeveel molekules van die element in die verbinding is, asook die atoommassa van elke element in die verbinding.

Vind die aantal atome van elke element in 'n verbinding. Byvoorbeeld, glukose is C₆H.₁₂O₆, en bestaan uit 6 koolstofatome, 12 waterstofatome en 6 suurstofatome.
Vind die atoommassa in gram per mol (g/mol) van elke atoom uit. Die atoommassas van die elemente waaruit glukose bestaan, is: koolstof, 12,0107 g/mol; waterstof, 1,007 g/mol; en suurstof, 15,9994 g/mol.
Vermenigvuldig elke atoom se massa met die aantal atome wat in die verbinding voorkom. Koolstof: 12,0107 x 6 = 72,0642 g/mol; waterstof: 1,007 x 12 = 12,084 g/mol; suurstof: 15,9999 x 6 = 95,9964 g/mol.
Die som van al die produkte hierbo is die molêre massa van die verbinding. 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 g/mol. Of met ander woorde, die massa van een glukosemolekuul is 180,14 gram.

Stap 2. Omskep die massa van 'n verbinding in mol met behulp van die molêre massa

Molmassa kan as 'n omskakelingsfaktor gebruik word, sodat u die aantal mol in 'n gegewe aantal gram monster kan bereken. Verdeel die bekende massa (g) deur die molêre massa (g/mol). 'N Maklike manier om u berekeninge na te gaan, is om seker te maak dat die eenhede mekaar uitskakel en slegs die mol laat.

Byvoorbeeld: hoeveel mol is daar in 8,2 gram waterstofchloried (HCl)?
Die atoommassa van H is 1.0007 en Cl is 35.453, dus die molêre massa van bogenoemde verbinding is 1.007 + 35.453 = 36.46 g/mol.
Deur die aantal gram van die verbinding deur sy molêre massa te deel, word gegee: 8,2 g / (36,46 g / mol) = 0,225 mol HCl.

Stap 3. Bepaal die molêre verhouding tussen die reaktante

Om die hoeveelheid produk wat in 'n reaksie geproduseer word, te bepaal, moet u die molêre verhouding bepaal. Die molverhouding is die verhouding van die verbindings wat met mekaar reageer, en word aangedui deur die koëffisiënte van die verbindings in die reaksie wat ekwivalent was.

Byvoorbeeld, wat is die molêre verhouding van KClO₃ met O.₂ in die reaksie van 2 KClO₃ - 2 KCl + 3 O₂.
Maak eerstens seker dat die bogenoemde vergelykings ekwivalent is. Moet nooit hierdie stap vergeet nie, anders is die molêre verhouding verkeerd. In hierdie voorbeeld is die hoeveelhede van elke element aan beide kante van die vergelyking gelyk, sodat die reaksie gebalanseer is.
Die verhouding tussen KClO₃ met O.₂ is 2/3. U kan enige getal bo en onder plaas, solank dit die toepaslike verbinding in die hele probleem verteenwoordig.

Stap 4. Vermenigvuldig die kruising met die molverhouding om die aantal mol van die ander reaktant te bepaal

Om die aantal mol van 'n verbinding wat in 'n reaksie geproduseer of benodig word, te bereken, kan u die molverhouding gebruik. Chemieprobleme sal u gewoonlik vra om die aantal mol wat nodig is of geproduseer word in 'n reaksie uit die massa (gram) van 'n sekere reaktant te bepaal.

Byvoorbeeld, in die reaksievergelyking N₂ + 3 H₂ - 2 NH₃ hoeveel mol NH₃ wat sou voortspruit uit 3,00 gram N₂ wat met H reageer₂ in voldoende hoeveelheid?
In hierdie voorbeeld, H₂ in voldoende hoeveelhede beskikbaar, en u hoef dit nie te tel om die probleem op te los nie.
Verander eers die eenhede van gram N₂ moesies wees. Die atoommassa van stikstof is 14,0067 g/mol, dus die molêre massa is N₂ is 28,0134 g/mol. Verdeling tussen massa en molêre massa gee 3,00 g/28,0134 g/mol = 0,107 mol.
Bereken die verhouding in die probleem: NH₃: N.₂ = x/0, 107 mol.
Kruis vermenigvuldig hierdie verhouding met die molêre verhouding van NH₃ met N.₂: 2: 1 x/0, 107 mol = 2/1 = (2 x 0, 107) = 1x = 0,214 mol.

Stap 5. Skakel hierdie aantal mol terug in massa met behulp van die molêre massa van die verbinding

U sal die molêre massa weer gebruik, maar nou is die molêre massa nodig as 'n vermenigvuldiger om die aantal mol in gram terug te keer. Gebruik die korrekte molêre massa van die verbinding.

Molêre massa NH₃ is 17,028 g/mol. Dus 0.214 mol x (17.028 gram/mol) = 3.647 gram NH₃.

Deel 3 van 4: Omskakeling van liter gas en mol

Stap 1. Vind uit of die reaksie by standaarddruk en temperatuur (STP) plaasvind

STP is die stel toestande waarmee 1 mol van 'n ideale gas 'n volume van 22.414 liter (l) kan vul. Die standaardtemperatuur is 273, 15 Kelvin (K) en die standaarddruk is 1 atmosfeer (atm).

Oor die algemeen sal daar in probleme gesê word dat die reaksie plaasvind by 1 atm en 273 K, of in STP

Stap 2. Gebruik die omskakelingsfaktor van 22,414 l/mol om die aantal liter gas na mol gas om te skakel

As die reaksie onder STP -toestande plaasvind, kan u 22.414 l/mol gebruik om die aantal mol in 'n bekende volume gas te bereken. Deel die volume gas (l) deur hierdie omskakelingsfaktor om die aantal mol te bepaal.

Byvoorbeeld, om 3,2 liter N om te skakel₂ gas na mol: 3,2 l/22, 414 l/mol = 0,143 mol.

Stap 3. Gebruik die ideale gaswet om liter gas om te skakel indien dit nie onder STP -toestande is nie

As die reaksie in die probleem nie onder STP -toestande plaasvind nie, moet u die ideale gaswet PV = nRT gebruik om die aantal mol in 'n reaksie te bereken. P is die druk in atmosferiese eenhede, V is die volume in liter, n is die aantal mol, R is die gaswet konstante, 0,0821 l-atm/mol-grade, en T is die temperatuur in grade Kelvin.

Hierdie vergelyking kan herrangskik word om mol te bereken om te word: n = RT/PV.
Die eenhede van die gaskonstante is ontwerp om alle ander eenheidsveranderlikes uit te skakel.
Bepaal byvoorbeeld die aantal mol in 2,4 liter O₂ by 300 K en 1,5 atm. As ons die veranderlikes in die vergelyking koppel, kry ons: n = (0,0821 x 300)/(1, 5 x 2) = 24, 63/3, 6 = 6, 842 mol O₂.

Deel 4 van 4: Omskakeling van liter vloeistowwe en mol

Stap 1. Bereken die digtheid van die vloeistof

Soms gee chemiese vergelykings u die volume vloeibare reaktant en vra u om die aantal gram of mol wat nodig is vir die reaksie te bereken. Om die volume van 'n vloeistof na gram om te skakel, benodig u die digtheid van die vloeistof. Digtheid word uitgedruk in massa/volume -eenhede.

As die digtheid van die probleem onbekend is, moet u dit moontlik in 'n handboek of op die internet soek

Stap 2. Skakel die volume om in milliliter (ml)

Om die volume van 'n vloeistof na massa (g) om te skakel, moet u die digtheid daarvan gebruik. Die digtheid word uitgedruk in gram per milliliter (g/ml), dus moet die volume van 'n vloeistof ook in milliliter uitgedruk word om dit te bereken.

Ontdek die bekende volume. Byvoorbeeld, laat ons in die probleem sê dat die volume van H. bekend is₂O is 1 liter. Om dit in ml om te skakel, hoef u dit net met 1000 te vermenigvuldig, want daar is 1000 ml in 1 liter water.

Stap 3. Vermenigvuldig die volume met die digtheid

As die volume (ml) vermenigvuldig word met die digtheid daarvan (g/ml), gaan die ml -eenhede verlore en wat oorbly, is die aantal gram van die verbinding.

Byvoorbeeld, die digtheid H₂O is 18,0134 g/ml. As die chemiese vergelyking sê dat daar 500 ml H is₂O, die aantal gram in die verbinding is 500 ml x 18,0134 g/ml of 9006, 7 g.

Stap 4. Bereken die molêre massa van die reaktante

Molêre massa is die aantal gram (g) in een mol van 'n verbinding. Met hierdie eenheid kan u die eenhede gram en mol in 'n verbinding verander. Om die molêre massa te bereken, moet u bepaal hoeveel molekules van die element in 'n verbinding is, sowel as die atoommassa van elke element in die verbinding.

Bepaal die aantal atome van elke element in 'n verbinding. Byvoorbeeld, glukose is C₆H.₁₂O₆, en bestaan uit 6 koolstofatome, 12 waterstofatome en 6 suurstofatome.
Vind die atoommassa in gram per mol (g/mol) van elke atoom uit. Die atoommassas van die elemente in glukose is: koolstof, 12,0107 g/mol; waterstof, 1,007 g/mol; en suurstof, 15,9994 g/mol.
Vermenigvuldig die atoommassa van elke element met die aantal atome wat in die verbinding voorkom. Koolstof: 12,0107 x 6 = 72,0642 g/mol; waterstof: 1,007 x 12 = 12,084 g/mol; suurstof: 15,9999 x 6 = 95,9964 g/mol.
Voeg die vermenigvuldigingsresultate hierbo by om die molêre massa van die verbinding te kry, wat 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 g/mol is. Die massa van een mol glukose is dus 180,14 gram.

Stap 5. Omskep die aantal gram van 'n verbinding in mol met behulp van die molêre massa

Deur die molêre massa as 'n omskakelingsfaktor te gebruik, kan u die aantal mol in 'n gegewe aantal gram monster bereken. Verdeel die aantal gram (g) van die bekende verbinding deur die molêre massa (g/mol). 'N Maklike manier om u berekeninge na te gaan, is om seker te maak dat die eenhede mekaar uitskakel en slegs die mol laat.

Byvoorbeeld: hoeveel mol is daar in 8,2 gram waterstofchloried (HCl)?
Die atoommassa van H is 1.0007 en Cl is 35.453, dus die molêre massa van die verbinding is 1.007 + 35.453 = 36.46 g/mol.
Deur die aantal gram van die verbinding deur die molêre massa te deel, word gegee: 8,2 g/(36,46 g/mol) = 0,225 mol HCl.

INHOUDSOPGAWE:

Video: Hoe om stoichiometrie te doen (met foto's)