Stoichiometriske beregninger i hvad de består, trin, øvelser løst

den støkiometriske beregninger er dem, der er lavet på basis af masseleddet af de elementer eller forbindelser, der er involveret i en kemisk reaktion.

Det første skridt til at realisere dem er at afbalancere den kemiske reaktion af interesse. Også de korrekte formler af forbindelserne, som er involveret i den kemiske proces, skal være kendte.

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

Massens bevaringslov indikerer, at i en kemisk reaktion er summen af ​​masserne af reaktanterne lig med summen af ​​produkternes masse. I en kemisk reaktion forbliver den totale masse konstant.

Loven med bestemte proportioner eller konstant sammensætning angiver, at forskellige prøver af en hvilken som helst ren forbindelse har de samme elementer i de samme masseproportioner. For eksempel er rent vand det samme uanset hvad dets kilde, 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 kombinerer med en given masse af element A i hver af forbindelserne , kan udtrykkes i forhold til små heltal. Det er for A_nB_m n og m de er hele tal.

indeks

• 1 Hvad er de støkiometriske beregninger og deres faser??
  • 1.1 trin
• 2 øvelser løst
  • 2.1-øvelse 1
  • 2.2-øvelse 2
  • 2.3-øvelse 3
  • 2.4-øvelse 4
  • 2.5 - øvelse 5
  • 2.6 -Øvelse 6
• 3 referencer

Hvad er de støkiometriske beregninger og deres stadier?

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

Ved anvendelse af den støkiometriske beregning kan man f.eks. Opnå fra massen af ​​en reaktant, den ukendte masse af en anden reaktant. Du kan også kende procentdelen af ​​de kemiske elementer, der er til stede i en forbindelse, og fra den opnå den empiriske formel af forbindelsen.

Derfor tillader kendskab til den empiriske eller minimale formel af en forbindelse etableringen af ​​dens molekylformel.

Derudover tillader den støkiometriske beregning at kende i en kemisk reaktion, som er det begrænsende reagens, eller hvis der er et overskudsreagens, såvel som massen af ​​denne.

etaper

Faserne vil afhænge af den type problem, der er opstået, såvel som dets kompleksitet.

To almindelige situationer er:

-Reagere to elementer for at stamme en forbindelse og kun kende massen af ​​en af ​​reaktanterne.

-Det er ønskeligt at kende den ukendte masse af det andet element såvel som massen af ​​forbindelsen resulterende fra reaktionen.

Generelt skal følgende trinfase følges i løsningen af ​​disse øvelser:

-Indstil den kemiske reaktionsligning.

-Balancer ligningen.

-Det tredje trin er ved at anvende elementernes atomvægte og de støkiometriske koefficienter til opnåelse af andelen af ​​masserne af reaktanterne.

-Ved at kende massen af ​​det andet element ved at anvende loven af ​​de definerede proportioner, så snart massen af ​​et reaktantelement og den andel, med hvilken det reagerer med det andet element, er kendt..

-Og det femte og sidste trin, hvis vi kender masserne af reaktantelementerne, giver deres sum os mulighed for at beregne massen af ​​forbindelsen produceret i reaktionen. I dette tilfælde er disse oplysninger opnået ud fra loven om bevarelse af massen.

Løste 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 vil blive produceret i reaktionen?

data:

-Mg masse og S = 15 g

-Mg atomvægt = 24,3 g / mol.

-Atomvægt S = 32,06 g / mol.

Trin 1: reaktionsligning

Mg + S => MgS (allerede afbalanceret)

Trin 2: Opret det forhold, hvor Mg og S kombinerer til at producere MgS

For enkelheden kan atomvægten af ​​Mg afrundes til 24 g / mol og atomvægten på S til 32 g / mol. Derefter vil andelen, hvori S og Mg kombineres, være 32:24, dividere de 2 betingelser med 8, andelen reduceres til 4: 3.

I reciprok form er andelen, hvori Mg kombineres med S, lig med 3: 4 (Mg / S)

Trin 3: Diskussion og beregning af det resterende reagens og dets masse

Massen af ​​Mg og S er 15 g for begge, men andelen i hvilken Mg og S reagerer er 3: 4 og ikke 1: 1. Derefter kan det udledes, at det resterende reagens er Mg, da det er i en mindre andel med hensyn til S.

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

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

11,25 g Mg

Mg overskydende masse = 15 g - 11,25 g

3,75 g.

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

Masse af MgS = masse Mg + masse af S

11,25 g + 15 g.

26, 25 g

En øvelse med didaktiske formål kunne gøres på følgende måde:

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

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

20 g

Hvis situationen blev præsenteret i dette tilfælde, kunne det ses, at 15 g af S ikke ville nå op til fuldstændig reaktion med de 15 g Mg, der manglede 5 g. Dette bekræfter, at det resterende reagens er Mg og S er det begrænsende reagens i dannelsen af ​​MgS, når begge reaktive elementer har samme masse.

-Øvelse 2

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

data:

-Prøvens masse: 52 g NaCl

-Renhedsgrad = 97,5%.

Trin 1: Beregning af den rene masse af NaCl

NaCl masse = 52 g x 97,5% / 100%

50,7 g

Trin 2: beregning af urenhedernes masse

% urenheder = 100% - 97,5%

2,5%

Urenhederne = 52 g x 2,5% / 100%

1,3 g

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

-Øvelse 3

Hvilken masse ilt (O) er i 40 g salpetersyre (HNO₃) ved at vide, at dens molekylvægt er 63 g / mol, og atomvægten af ​​O er 16 g / mol?

data:

-HNO masse₃ = 40 g

-Atomvægt på O = 16 g / mol.

-Molekylvægt af HNO₃

Trin 1: Beregn antallet af mol HNO₃ til stede i en masse på 40 g syre

Moles HNO₃ = 40 g HNO₃ x 1 mol HNO₃/ 63 g HNO₃

0,635 mol

Trin 2: Beregn antallet af mol O til stede

Formlen for HNO₃ indikerer at der er 3 mol O for hver mol HNO_3.

Moles O = 0,635 mol HNO₃ X 3 mol O / mol HNO₃

1.905 mol O

Trin 3: Beregn massen af ​​O til stede i 40 g HNO₃

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

30,48 g

Det vil sige den af ​​40 g HNO₃, 30,48 g skyldes udelukkende vægten af ​​mol oxygenatomer. Denne store andel ilt er typisk for oxoanioner eller deres tertiære salte (NaNO₃, for eksempel).

-Øvelse 4

Hvor mange gram kaliumchlorid (KCl) fremstilles ved nedbrydning af 20 g kaliumchlorat (KClO)?₃) ved at vide, at molekylvægten af ​​KCl er 74,6 g / mol og molekylvægten af ​​KClO₃ det er 122,6 g / mol

data:

-Masse af KClO₃ = 20 g

-Molekylvægt af KCI = 74,6 g / mol

-Molekylvægt af KClO₃ = 122,6 g / mol

Trin 1: reaktionsligning

2KClO₃ => 2KCl + 3O₂

Trin 2: Beregning af KClO-masse₃

g KClO₃ = 2 mol x 122,6 g / mol

245,2 g

Trin 3: Beregn massen af ​​KCl

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

149,2 g

Trin 4: Beregning af KCl-massen produceret ved nedbrydning

245 g KClO₃ 149,2 g KCl fremstilles ved nedbrydning. Derefter kan dette forhold (støkiometrisk koefficient) anvendes til at finde massen af ​​KCI, der fremstilles fra 20 g KClO₃:

g KCI = 20 g KClO₃ x 149 g KCI / 245,2 g KClO₃

12,17 g

Bemærk, hvordan er O's masseforhold₂ inde i KClO₃. Af 20 g KClO₃, lidt mindre end halvdelen skyldes den ilt, der er en del af oxoanionchloratet.

-Øvelse 5

Find procentdelen af ​​følgende stoffer: a) dopa, C₉H₁₁NO₄ og b) Vainillina, C.₈H₈O₃.

a) Dopa

Trin 1: Find molekylvægten af ​​dopa C₉H₁₁NO₄

For at gøre dette multipliceres atomvægten af ​​de elementer der er til stede i forbindelsen initialt med antallet af mol repræsenteret ved deres abonnementer. For at finde molekylvægten skal du tilføje grammet fra de forskellige elementer.

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

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

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

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

Molekylvægt af dopa = (108 g + 11 g + 14 g + 64 g)

197 g

Trin 2: Find procentdelen af ​​de elementer, der findes i dopa

Til dette er dens molekylvægt (197 g) taget som 100%.

% C = 108 g / 197g x 100%

54,82%

% H = 11 g / 197g x 100%

5,6%

% af N = 14 g / 197 g x 100%

7,10%

% af O = 64 g / 197 g

32.48%

b) Vanillin

Del 1: Beregning af molekylvægten af ​​vanillin C₈H₈O₃

For at gøre dette multipliceres atomvægten af ​​hvert element med antallet af dets nuværende mol, idet den masse, der indgår i de forskellige elementer

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

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

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

Molekylvægt = 96 g + 8 g + 48 g

152 g

Del 2: Find% af de forskellige elementer til stede i vanillin

Det antages, at dens molekylvægt (152 g / mol) repræsenterer 100%.

% C = 96 g / 152 g x 100%

63,15%

% H = 8 g / 152 g x 100%

5,26%

% af O = 48 g / 152 g x 100%

31, 58%

-Øvelse 6

Masseprocent sammensætningen af ​​en alkohol er følgende: kulstof (C) 60%, hydrogen (H) 13% og oxygen (O) 27%. Få din mindste formel eller empiriske formel.

data:

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

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

Det antages, at alkoholens masse er 100 g. Derfor er massen af ​​C 60 g, massen af ​​H er 13 g, og iltmassen er 27 g.

Beregning af antallet af mol:

Antal mol = masse af elementets / atomvægten af ​​elementet

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: Få den mindste eller empiriske formel

For at gøre dette finder vi andelen af ​​heltal mellem antallet af mol. Dette tjener til at opnå antallet af atomer af elementerne i minimumsformlen. Til dette formål er molene af de forskellige elementer divideret med antallet af mol af elementet i en mindre andel.

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 af disse tal er minimumsformlen: C₃H₈O. Denne formel svarer til den for propanol, CH₃CH₂CH₂OH. Denne formel er imidlertid også den for CH-forbindelsen₃CH₂OCH₃, ethylmethylether.

referencer

1. Dominguez Arias M. J. (s.f.). Beregninger i kemiske reaktioner. Genoprettet fra: uv.es
2. Beregninger med kemiske formler og ligninger. [PDF]. Taget fra: 2.chemistry.msu.edu
3. SparkNotes. (2018). Stoichiometrisk beregning. Hentet fra: sparknotes.com
4. ChemPages Netorials. (N.D.). Stoichiometry Modul: General Stoichiometry. Hentet fra: chem.wisc.edu
5. Flores, J. Química (2002) Editorial Santillana.
6. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kemi. (8. udgave). CENGAGE Learning.