Μερίδιο:
Οι στοιχειομετρικοί υπολογισμοί σε αυτό που αποτελούνται, τα στάδια, οι ασκήσεις λύθηκαν
Το στοιχειομετρικούς υπολογισμούς είναι εκείνες που γίνονται με βάση τις μαζικές σχέσεις των στοιχείων ή των ενώσεων που εμπλέκονται σε μια χημική αντίδραση.
Το πρώτο βήμα για την υλοποίησή τους είναι να εξισορροπηθεί η χημική αντίδραση που μας ενδιαφέρει. Επίσης, πρέπει να είναι γνωστοί οι σωστοί τύποι των ενώσεων που εμπλέκονται στη χημική διεργασία.
Οι στοιχειομετρικοί υπολογισμοί βασίζονται στην εφαρμογή ενός συνόλου νόμων, μεταξύ των οποίων είναι οι εξής: Ο νόμος της διατήρησης της μάζας. το νόμο συγκεκριμένων αναλογιών ή σταθερής σύνθεσης. και τέλος, το δίκαιο πολλαπλών αναλογιών.
Ο νόμος της διατήρησης της μάζας δείχνει ότι σε μια χημική αντίδραση το άθροισμα των μαζών των αντιδραστηρίων είναι ίσο με το άθροισμα των μαζών των προϊόντων. Σε μια χημική αντίδραση η ολική μάζα παραμένει σταθερή.
Ο νόμος καθορισμένων αναλογιών ή σταθερής σύνθεσης δηλώνει ότι διαφορετικά δείγματα οποιασδήποτε καθαρής ένωσης έχουν τα ίδια στοιχεία στις ίδιες αναλογίες μάζας. Για παράδειγμα, το καθαρό νερό είναι το ίδιο ανεξάρτητα από την πηγή του ή από την οποία προέρχεται η ήπειρος (ή ο πλανήτης).
Και ο τρίτος νόμος, αυτός των πολλαπλών αναλογιών, δείχνει ότι όταν δύο στοιχεία Α και Β σχηματίζουν περισσότερες από μία ενώσεις, η αναλογία της μάζας του στοιχείου Β που συνδυάζεται με μια δεδομένη μάζα του στοιχείου Α σε κάθε μια από τις ενώσεις , μπορεί να εκφραστεί με όρους μικρών ακεραίων. Δηλαδή για το ΑnΒm n και m είναι ολόκληροι αριθμοί.
Ευρετήριο
- 1 Ποιοι είναι οι στοιχειομετρικοί υπολογισμοί και οι φάσεις τους;?
- 1.1 Στάδια
- 2 Ασκήσεις που επιλύθηκαν
- 2.1 -Ασκηση 1
- 2.2 -Ασκηση 2
- 2.3 -Ασκηση 3
- 2.4 -Ασκηση 4
- 2.5 - Άσκηση 5
- 2.6 -Ασκηση 6
- 3 Αναφορές
Ποιοι είναι οι στοιχειομετρικοί υπολογισμοί και οι φάσεις τους?
Πρόκειται για υπολογισμούς που έχουν σχεδιαστεί για να λύσουν τα διάφορα ερωτήματα που μπορεί να προκύψουν όταν μελετάται μια χημική αντίδραση. Για αυτό, πρέπει να έχετε γνώση των χημικών διεργασιών και των νόμων που τους διέπουν.
Με τη χρήση του στοιχειομετρικού υπολογισμού μπορεί να ληφθεί, για παράδειγμα, από τη μάζα ενός αντιδραστηρίου, την άγνωστη μάζα ενός άλλου αντιδραστηρίου. Μπορείτε επίσης να γνωρίζετε την ποσοστιαία σύνθεση των χημικών στοιχείων που υπάρχουν σε μια ένωση και από αυτήν να αποκτήσετε τον εμπειρικό τύπο της ένωσης.
Κατά συνέπεια, η γνώση του εμπειρικού ή ελάχιστου τύπου μιας ένωσης επιτρέπει την καθιέρωση της μοριακής της φόρμουλας.
Επιπροσθέτως, ο στοιχειομετρικός υπολογισμός επιτρέπει να γνωρίζουμε σε μια χημική αντίδραση που είναι το περιοριστικό αντιδραστήριο ή εάν υπάρχει ένα πλεόνασμα αντιδραστηρίου, καθώς και η μάζα αυτού.
Στάδια
Τα στάδια θα εξαρτηθούν από το είδος του προβλήματος που τίθεται, καθώς και από την πολυπλοκότητά του.
Δύο συνηθισμένες καταστάσεις είναι:
-Αντιδράστε δύο στοιχεία για να δημιουργηθεί μια ένωση και να γνωρίζετε μόνο τη μάζα ενός από τα αντιδραστήρια.
-Είναι επιθυμητό να γνωρίζουμε την άγνωστη μάζα του δεύτερου στοιχείου, καθώς και τη μάζα της ένωσης που προκύπτει από την αντίδραση.
Γενικά, κατά την επίλυση αυτών των ασκήσεων πρέπει να ακολουθηθεί η ακόλουθη σειρά σταδίων:
-Ρυθμίστε την εξίσωση χημικής αντίδρασης.
-Ισορροπίστε την εξίσωση.
-Το τρίτο στάδιο είναι, χρησιμοποιώντας τα ατομικά βάρη των στοιχείων και τους στοιχειομετρικούς συντελεστές, να ληφθεί η αναλογία των μαζών των αντιδραστηρίων.
-Στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας το νόμο των καθορισμένων αναλογιών, αφού είναι γνωστή η μάζα ενός στοιχείου αντιδραστηρίου και η αναλογία με την οποία αντιδρά με το δεύτερο στοιχείο, γνωρίζουμε τη μάζα του δεύτερου στοιχείου.
-Και το πέμπτο και το τελευταίο στάδιο, αν γνωρίζουμε τις μάζες των αντιδρώντων στοιχείων, το άθροισμα τους μας επιτρέπει να υπολογίσουμε τη μάζα της ένωσης που παράγεται στην αντίδραση. Στην περίπτωση αυτή, οι πληροφορίες αυτές λαμβάνονται βάσει του νόμου της διατήρησης της μάζας.
Επιλυμένες ασκήσεις
-Άσκηση 1
Ποιο είναι το υπόλοιπο αντιδραστήριο όταν αντιδρούν 15 g Mg με 15 g S για να σχηματίσουν MgS? Και πόσες γραμμάρια MgS θα παράγονται στην αντίδραση?
Δεδομένα:
-Μάζα Mg και S = 15 g
-Μα ατομικό βάρος = 24,3 g / mol.
-Ατομικό βάρος S = 32,06 g / mol.
Βήμα 1: εξίσωση αντίδρασης
Mg + S => MgS (ήδη ισορροπημένο)
Βήμα 2: Καθορίστε την αναλογία στην οποία τα Mg και S συνδυάζονται για να παράγουν MgS
Για λόγους απλούστευσης, το ατομικό βάρος του Mg μπορεί να στρογγυλεύεται στα 24 g / mol και το ατομικό βάρος του S στα 32 g / mol. Στη συνέχεια, η αναλογία στην οποία το S και το Mg συνδυάζονται θα είναι 32:24, διαιρώντας τους 2 όρους με 8, η αναλογία μειώνεται σε 4: 3.
Σε αντίστροφη μορφή, η αναλογία στην οποία το Mg συνδυάζεται με το S είναι ίση με 3: 4 (Mg / S)
Βήμα 3: συζήτηση και υπολογισμός του εναπομένοντος αντιδραστηρίου και της μάζας του
Η μάζα των Mg και S είναι 15 g και για τα δύο, αλλά η αναλογία στην οποία αντιδρούν τα Mg και S είναι 3: 4 και όχι 1: 1. Στη συνέχεια, μπορεί να συναχθεί ότι το εναπομένον αντιδραστήριο είναι Mg, δεδομένου ότι είναι σε μικρότερη αναλογία σε σχέση με το S.
Αυτό το συμπέρασμα μπορεί να δοκιμαστεί με υπολογισμό της μάζας Mg που αντιδρά με 15 g S.
g Mg = 15 g Sx (3 g Mg) / mol) / (4 g S / mol)
11,25 g Mg
Mg περίσσεια μάζας = 15 g - 11,25 g
3,75 g.
Βήμα 4: Μάζα MgS που σχηματίστηκε στην αντίδραση με βάση το νόμο της διατήρησης της μάζας
Μάζα MgS = μάζα Mg + μάζας του S
11,25 g + 15 g.
26, 25 g
Μια άσκηση με διδακτικούς σκοπούς θα μπορούσε να γίνει με τον ακόλουθο τρόπο:
Υπολογίστε τα γραμμάρια του S που αντιδρούν με 15 g Mg, χρησιμοποιώντας στην περίπτωση αυτή λόγο 4: 3.
g S = 15 g Mgx (4 g S / mol) / (3 g Mg / mol)
20 g
Αν η κατάσταση παρουσιαζόταν σε αυτή την περίπτωση, θα μπορούσε να φανεί ότι τα 15 g του S δεν θα φτάσουν να αντιδράσουν πλήρως με τα 15 g Mg, λείπουν 5 g. Αυτό επιβεβαιώνει ότι το εναπομένον αντιδραστήριο είναι Mg και το S είναι το περιοριστικό αντιδραστήριο στο σχηματισμό MgS, όταν και τα δύο αντιδραστικά στοιχεία έχουν την ίδια μάζα.
-Άσκηση 2
Υπολογίστε τη μάζα χλωριούχου νατρίου (NaCl) και ακαθαρσιών σε 52 g NaCl με ποσοστό καθαρότητας 97,5%.
Δεδομένα:
-Μάζα του δείγματος: 52 g NaCl
-Ποσοστό καθαρότητας = 97,5%.
Βήμα 1: Υπολογισμός της καθαρής μάζας του NaCl
Μάζα NaCl = 52 g χ 97,5% / 100%
50,7 g
Βήμα 2: υπολογισμός της μάζας των ακαθαρσιών
% προσμείξεων = 100% - 97,5%
2,5%
Μάζα προσμείξεων = 52 g x 2,5% / 100%
1,3 g
Συνεπώς, από τα 52 g άλατος, 50,7 g είναι καθαροί κρύσταλλοι NaCl και 1,3 g ακαθαρσιών (όπως άλλα ιόντα ή οργανική ύλη).
-Άσκηση 3
Ποια είναι η μάζα του οξυγόνου (O) σε 40 g νιτρικού οξέος (HNO3), γνωρίζοντας ότι το μοριακό βάρος του είναι 63 g / mol και το ατομικό βάρος του Ο είναι 16 g / mol?
Δεδομένα:
-Μάζα HNO3 = 40 g
-Ατομικό βάρος Ο = 16 g / mol.
-Μοριακό βάρος του HNO3
Βήμα 1: Υπολογίστε τον αριθμό των γραμμομορίων HNO3 σε μάζα 40 g οξέος
Μύλοι HNO3 = 40 g ΗΝΟ3 χ 1 mol ΗΝΟ3/ 63 g ΗΝΟ3
0,635 moles
Βήμα 2: Υπολογίστε τον αριθμό των γραμμομορίων του Ο παρόντος
Ο τύπος του HNO3 δείχνει ότι υπάρχουν 3 γραμμομόρια Ο για κάθε γραμμομόριο ΗΝΟ3.
Πύλες Ο = 0,635 moles ΗΝΟ3 Χ 3 γραμμομόρια Ο / ιτιοΙ ΗΝΟ3
1,905 moles Ο
Βήμα 3: Υπολογίστε τη μάζα του Ο που υπάρχει σε 40 g HNO3
g Ο = 1,905 moles Οχ 16 g O / mol Ο
30,48 g
Δηλαδή, των 40g της HNO3, Τα 30,48 g οφείλονται αποκλειστικά στο βάρος των γραμμομορίων ατόμων οξυγόνου. Αυτή η μεγάλη αναλογία οξυγόνου είναι χαρακτηριστική των οξοανίων ή των τριτοταγών τους αλάτων (NaNO3, για παράδειγμα).
-Άσκηση 4
Πόσα γραμμάρια χλωριούχου καλίου (KCl) παράγονται με την αποσύνθεση 20 g χλωρικού καλίου (KClO);3), γνωρίζοντας ότι το μοριακό βάρος του KCl είναι 74,6 g / mol και το μοριακό βάρος του KCIO3 είναι 122,6 g / mol
Δεδομένα:
-Μάζα KClO3 = 20 g
-Μοριακό βάρος KCl = 74,6 g / mol
-Μοριακό βάρος KClO3 = 122,6 g / mol
Βήμα 1: εξίσωση αντίδρασης
2KClO3 => 2ΚΟΙ + 3Ο2
Βήμα 2: Υπολογισμός της μάζας KClO3
g ΚΟΙΟ3 = 2 moles χ 122,6 g / mol
245,2 g
Βήμα 3: Υπολογίστε τη μάζα του KCl
g KCl = 2 γραμμομόρια χ 74,6 g / mol
149,2 g
Βήμα 4: Υπολογισμός της μάζας του KCl που παράγεται με αποσύνθεση
245 g ΚΟΙΟ3 149,2 g KCl παράγονται με αποσύνθεση. Στη συνέχεια, αυτή η αναλογία (στοιχειομετρικός συντελεστής) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να βρεθεί η μάζα του KCl που παράγεται από 20 g KClO3:
g KCl = 20 g KCIO3 χ 149 g ΚΟΙ / 245,2 g ΚΟΙΟ3
12,17 g
Παρατηρήστε πώς είναι η αναλογία μαζών O2 μέσα στο KCIO3. Από τα 20 g KCIO3, ελαφρά λιγότερο από το ήμισυ οφείλεται στο οξυγόνο που είναι μέρος του χλωρονικού οξονικού οξέος.
-Άσκηση 5
Βρείτε την ποσοστιαία σύνθεση των ακόλουθων ουσιών: α) dopa, C9H11Όχι4 και β) Vainillina, Ο8H8Ο3.
α) Dopa
Βήμα 1: Βρείτε το μοριακό βάρος του dopa C9H11Όχι4
Για να γίνει αυτό, το ατομικό βάρος των στοιχείων που υπάρχουν στην ένωση αρχικά πολλαπλασιάζεται με τον αριθμό μορίων που αντιπροσωπεύονται από τους δείκτες τους. Για να βρείτε το μοριακό βάρος, προσθέστε τα γραμμάρια που παρέχονται από τα διάφορα στοιχεία.
Άνθρακας (C): 12 g / mol χ 9 mol = 108 g
Υδρογόνο (Η): 1 g / mol χ 11 mol = 11 g
Άζωτο (Ν): 14 g / mol χ 1 mol = 14 g
Οξυγόνο (Ο): 16 g / mol χ 4 mol = 64 g
Μοριακό βάρος ντόπα = (108 g + 11 g + 14 g + 64 g)
197 g
Βήμα 2: Βρείτε την ποσοστιαία σύνθεση των στοιχείων που υπάρχουν στο dopa
Για το σκοπό αυτό, το μοριακό βάρος (197 g) λαμβάνεται ως 100%.
% C = 108 g / 197 g χ 100%
54.82%
% της Η = 11 g / 197 g χ 100%
5.6%
% Ν = 14 g / 197 g χ 100%
7.10%
% Ο = 64 g / 197 g
32,48%
β) Βανιλίνη
Μέρος 1: υπολογισμός του μοριακού βάρους της βανιλίνης C8H8Ο3
Για να γίνει αυτό, το ατομικό βάρος κάθε στοιχείου πολλαπλασιάζεται με τον αριθμό των σημερινών γραμμομορίων, προσθέτοντας τη μάζα που συνεισφέρουν τα διάφορα στοιχεία
C: 12 g / mol χ 8 mol = 96 g
Η: 1 g / mol χ 8 mol = 8 g
Ο: 16 g / mol χ 3 mol = 48 g
Μοριακό βάρος = 96 g + 8 g + 48 g
152 g
Μέρος 2: Βρείτε το% των διαφορετικών στοιχείων που υπάρχουν στη βανιλίνη
Υποτίθεται ότι το μοριακό βάρος (152 g / mol) αντιπροσωπεύει το 100%.
% C = 96 g / 152 g χ 100%
63,15%
% Η = 8 g / 152 g χ 100%
5.26%
% Ο = 48 g / 152 g χ 100%
31, 58%
-Άσκηση 6
Το ποσοστό μάζας μιας αλκοόλης είναι το ακόλουθο: άνθρακας (C) 60%, υδρογόνο (Η) 13% και οξυγόνο (0) 27%. Αποκτήστε την ελάχιστη φόρμουλα ή την εμπειρική σας φόρμουλα.
Δεδομένα:
Ατομικά βάρη: C 12 g / mol, Hg / mol και οξυγόνο 16 g / mol.
Βήμα 1: υπολογισμός του αριθμού των γραμμομορίων των στοιχείων που υπάρχουν στο αλκοόλ
Θεωρείται ότι η μάζα της αλκοόλης είναι 100g. Κατά συνέπεια, η μάζα του C είναι 60 g, η μάζα του Η είναι 13 g και η μάζα του οξυγόνου είναι 27 g.
Υπολογισμός του αριθμού των γραμμομορίων:
Αριθμός γραμμομορίων = μάζα του στοιχείου / ατομικού βάρους του στοιχείου
γραμμομόρια C = 60 g / (12 g / mol)
5 γραμμομόρια
γραμμομόρια Η = 13 g / (1 g / mol)
13 moles
γραμμομόρια Ο = 27 g / (16 g / mol)
1,69 moles
Βήμα 2: Αποκτήστε τον ελάχιστο ή εμπειρικό τύπο
Για να γίνει αυτό, βρίσκουμε το ποσοστό των ακέραιων αριθμών μεταξύ των αριθμών των γραμμομορίων. Αυτό χρησιμεύει για να ληφθεί ο αριθμός των ατόμων των στοιχείων στον ελάχιστο τύπο. Για το σκοπό αυτό, τα μόρια των διαφόρων στοιχείων διαιρούνται με τον αριθμό των γραμμομορίων του στοιχείου σε μικρότερο ποσοστό.
C = 5 moles / 1,69 moles
C = 2,96
Η = 13 moles / 1,69 moles
Η = 7.69
Ο = 1,69 moles / 1,69 moles
O = 1
Στρογγυλοποιώντας αυτά τα στοιχεία, ο ελάχιστος τύπος είναι: C3H8Ο. Ο τύπος αυτός αντιστοιχεί σε εκείνο της προπανόλης, CH3CH2CH2OH. Ωστόσο, αυτός ο τύπος είναι επίσης αυτός της ένωσης CH3CH2OCH3, αιθυλ μεθυλ αιθέρα.
Αναφορές
- Dominguez Arias Μ. J. (s.f.). Υπολογισμοί σε χημικές αντιδράσεις. Ανάκτηση από: uv.es
- Υπολογισμοί με χημικούς τύπους και εξισώσεις. [PDF] Λαμβάνεται από: 2.chemistry.msu.edu
- Σπινθήρες. (2018). Στοιχειομετρικός υπολογισμός. Ανακτήθηκε από: sparknotes.com
- ChemPages Netorials. (s.f.). Μονάδα στοιχειομετρίας: Γενική στοιχειομετρία. Ανακτήθηκε από: chem.wisc.edu
- Flores, J. Química (2002) Σύνταξη Santillana.
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. Χημεία (8η έκδοση). CENGAGE Μάθηση.