STECHIOMETRICKÉ VÝPOČTY: ŘEŠENÉ FÁZE A CVIČENÍ - CHEMIE - 2025

Tyto stechiometrické výpočty jsou ty, které jsou vyrobeny na základě poměrů hmotností prvků nebo sloučenin, které se účastní chemické reakce.

Prvním krokem k jejich provedení je vyvážení požadované chemické reakce. Rovněž musí být známy správné vzorce sloučenin účastnících se chemického procesu.

Zdroj: Pixabay

Stechiometrické výpočty jsou založeny na použití souboru zákonů, mezi nimiž jsou následující: Zákon zachování hmoty; zákon určitých rozměrů nebo stálého složení; a konečně zákon více rozměrů.

Zákon zachování hmoty uvádí, že v chemické reakci je součet hmotností reakčních složek roven součtu hmot produktů. Při chemické reakci zůstává celková hmotnost konstantní.

Zákon určitých proporcí nebo konstantního složení stanoví, že různé vzorky jakékoli čisté sloučeniny mají stejné prvky ve stejných hmotnostních poměrech. Například čistá voda je stejná bez ohledu na její zdroj nebo na jakém kontinentu (nebo planetě) pochází.

A třetí zákon, zákon vícenásobných poměrů, naznačuje, že když dva prvky A a B tvoří více než jednu sloučeninu, podíl hmotnosti prvku B, který se kombinuje s danou hmotností prvku A, v každé ze sloučenin, lze vyjádřit pomocí malých celých čísel. To znamená, že pro A _n B _m n a m jsou celá čísla.

Co jsou stechiometrické výpočty a jejich fáze?

Jsou to výpočty určené k řešení různých otázek, které mohou nastat při studiu chemické reakce. K tomu musíte mít znalosti o chemických procesech a zákonech, kterými se řídí.

Například pomocí stechiometrického výpočtu může být neznámá hmotnost jiného reakčního činidla získána z hmotnosti jednoho reakčního činidla. Můžete také znát procentuální složení chemických prvků přítomných ve sloučenině az toho získat empirický vzorec sloučeniny.

V důsledku toho znalost empirického nebo minimálního vzorce sloučeniny umožňuje stanovení jejího molekulárního vzorce.

Stechiometrický výpočet navíc umožňuje zjistit při chemické reakci, která je omezujícím činidlem, nebo pokud existuje nadbytečné činidlo, a také jeho hmotností.

Fáze

Fáze budou záviset na typu problému a na jeho složitosti.

Dvě běžné situace jsou:

- Dva prvky reagují na vytvoření sloučeniny a je známa pouze hmota jednoho z reagujících prvků.

-Chceme znát neznámou hmotnost druhého prvku a také hmotnost sloučeniny, která je výsledkem reakce.

Obecně by při řešení těchto cvičení mělo být dodrženo následující pořadí fází:

- Stanovte rovnici chemické reakce.

- Vyrovnejte rovnici.

- Třetí stupeň je pomocí atomových hmotností prvků a stechiometrických koeficientů k získání podílu hmot reagujících prvků.

-Při použití zákona definovaných proporcí, jakmile je známa hmotnost reakčního prvku a poměr, s nímž reaguje s druhým prvkem, znát hmotnost druhého prvku.

- V pátém a posledním stupni, pokud jsou známy hmotnosti reakčních prvků, jejich součet nám umožňuje vypočítat hmotnost sloučeniny produkované v reakci. V tomto případě jsou tyto informace získány na základě zákona o zachování hmoty.

Řešená cvičení

-Cvičení 1

Co zbývá, když 15 g Mg reaguje s 15 g S za vzniku MgS? A kolik gramů MgS bude při reakci produkováno?

Data:

- hmotnost Mg a S = 15 g

- atomová hmotnost Mg = 24,3 g / mol.

- atomová hmotnost S = 32,06 g / mol.

Krok 1: reakční rovnice

Mg + S => MgS (již vyvážený)

Krok 2: Stanovte poměr, ve kterém se Mg a S kombinují za vzniku MgS

Pro jednoduchost může být atomová hmotnost Mg zaokrouhlena na 24 g / mol a atomová hmotnost S na 32 g / mol. Takže poměr, ve kterém jsou S a Mg kombinovány, bude 32:24, dělí se 2 členy 8, poměr se sníží na 4: 3.

Recipročně, poměr, ve kterém se Mg kombinuje se S, se rovná 3: 4 (Mg / S)

Krok 3: diskuse a výpočet nadbytku reaktantu a jeho hmotnosti

Hmotnost Mg a S je 15 g pro oba, ale poměr, ve kterém Mg a S reagují, je 3: 4 a ne 1: 1. Pak lze odvodit, že nadbytek reaktantu je Mg, protože se nachází v nižším poměru vzhledem k S.

Tento závěr může být testován výpočtem hmotnosti Mg reagujícího s 15 g S.

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

11,25 g Mg

Hmotnost přebytku Mg = 15 g - 11,25 g

3,75 g.

Krok 4: Hmota MgS vytvořená při reakci na základě zákona zachování hmoty

Hmotnost MgS = hmotnost Mg + hmotnost S

11,25 g + 15 g.

26, 25 g

Cvičení pro vzdělávací účely může být provedeno takto:

Vypočítejte gramy S, které reagují s 15 g Mg, v tomto případě s použitím poměru 4: 3.

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

20 g

Pokud by tomu tak bylo v tomto případě, bylo by vidět, že 15 g S nebude stačit k plné reakci s 15 g Mg, postrádá 5 g. To potvrzuje, že nadbytek činidla je Mg a S je omezujícím činidlem při tvorbě MgS, když oba reaktivní prvky mají stejnou hmotnost.

- Cvičení 2

Hmotnost chloridu sodného (NaCl) a nečistot se vypočte v 52 g NaCl s procentuální čistotou 97,5%.

Data:

- Ukázková hmotnost: 52 g NaCl

- Čisté procento = 97,5%.

Krok 1: vypočítejte čistou hmotnost NaCl

Hmotnost NaCl = 52 gx 97,5% / 100%

50,7 g

Krok 2: výpočet hmotnosti nečistot

% nečistot = 100% - 97,5%

2,5%

Hmotnost nečistot = 52 gx 2,5% / 100%

1,3 g

Z 52 g soli je tedy 50,7 g čistých krystalů NaCl a 1,3 g nečistot (jako jsou jiné ionty nebo organické látky).

- Cvičení 3

Jaká je hmotnost kyslíku (O) ve 40 g kyseliny dusičné (HNO ₃), protože je známo, že jeho molekulová hmotnost je 63 g / mol a atomová hmotnost O je 16 g / mol?

Data:

- HNO ₃ = 40 g

- atomová hmotnost O = 16 g / mol.

- Molekulová hmotnost HNO ₃

Krok 1: Vypočítejte počet molů HNO

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

0,635 mol

Krok 2: vypočítejte počet molů přítomného O

Vzorec pro HNO ₃ naznačuje, že existují 3 moly O na každý mol HNO _3.

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

1,905 mol O

Krok 3: vypočtěte hmotnost O přítomného ve 40 g HNO

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

30,48 g

Jinými slovy, ze 40 g HNO ₃ je 30,48 g výhradně kvůli hmotnosti molů atomů kyslíku. Tento vysoký podíl kyslíku je typický pro oxoanionty nebo jejich terciární soli (například NaNO ₃).

- Cvičení 4

Kolik gramů chloridu draselného (KCl) vznikne, když se rozloží 20 g chlorečnanu draselného (KClO ₃)? Víme, že molekulová hmotnost KCl je 74,6 g / mol a molekulová hmotnost KClO ₃ je 122,6 g / mol

Data:

- Hmotnost KC03 ₃ = 20 g

- Molekulová hmotnost KCl = 74,6 g / mol

-Molecular hmotnost KClO ₃ = 122,6 g / mol

Krok 1: reakční rovnice

2KClO ₃ => 2KCl + 3O ₂

Krok 2: vypočítejte hmotnost KClO

g KClO ₃ = 2 mol x 122,6 g / mol

245,2 g

Krok 3: vypočítejte hmotnost KCl

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

149,2 g

Krok 4: vypočítejte hmotnost KCl produkovaného rozkladem

245 g z KClO ₃ jsou produkovány rozkladu 149,2 g chloridu draselného. Pak lze tento poměr (stechiometrický koeficient) použít k nalezení hmotnosti KCl, která se vyrábí z 20 g KClO ₃:

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

12,17 g

Všimněte si, jak je hmotnostní poměr O ₂ v KClO ₃. Z 20 g KClO ₃ je téměř polovina způsobena kyslíkem, který je součástí chlorečnanu oxoanionu.

- Cvičení 5

Najít procentuální zastoupení těchto látek: a) dopa, C ₉ H ₁₁ NO ₄ a b) vanilin, C ₈ H ₈ O ₃.

a) Dopa

Krok 1: najděte molekulovou hmotnost dopa C

K tomu je atomová hmotnost prvků přítomných ve sloučenině nejprve násobena počtem molů reprezentovaných jejich indexy. K nalezení molekulové hmotnosti se přidají gramy přispívající různými prvky.

Uhlík (C): 12 g / mol x 9 mol = 108 g

Vodík (H): 1 g / mol x 11 mol = 11 g

Dusík (N): 14 g / mol x 1 mol = 14 g

Kyslík (O): 16 g / mol x 4 mol = 64 g

Molekulová hmotnost Dopa = (108 g + 11 g + 14 g + 64 g)

197 g

Krok 2: Najděte procentuální složení prvků přítomných v dopa

Z tohoto důvodu se jeho molekulová hmotnost (197 g) považuje za 100%.

% C = 108 g / 197g x 100%

54,82%

% H = 11 g / 197g x 100%

5,6%

% N = 14 g / 197 gx 100%

7,10%

% O = 64 g / 197 g

32,48%

b) Vanillin

Část 1: výpočet molekulové hmotnosti vanilinu C

K tomu se atomová hmotnost každého prvku vynásobí počtem přítomných molů, čímž se přidá hmotnost přidaná různými prvky

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

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

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

Molekulová hmotnost = 96 g + 8 g + 48 g

152 g

Část 2: Najděte% různých prvků ve vanilinu

Předpokládá se, že jeho molekulová hmotnost (152 g / mol) představuje 100%.

% C = 96 g / 152 gx 100%

63,15%

% H = 8 g / 152 g x 100%

5,26%

% O = 48 g / 152 gx 100%

31,58%

- Cvičení 6

Procentní hmotnostní složení alkoholu je následující: uhlík (C) 60%, vodík (H) 13% a kyslík (O) 27%. Získejte svůj minimální nebo empirický vzorec.

Data:

Atomová hmotnost: C 12 g / mol, H 1 g / mol a kyslík 16 g / mol.

Krok 1: výpočet počtu molů prvků přítomných v alkoholu

Předpokládá se, že hmotnost alkoholu je 100 g. V důsledku toho je hmotnost C 60 g, hmotnost H 13 g a hmotnost kyslíku 27 g.

Výpočet počtu molů:

Počet molů = hmotnost prvku / atomová hmotnost prvku

mol C = 60 g / (12 g / mol)

5 mol

mol H = 13 g / (1 g / mol)

13 molů

mol O = 27 g / (16 g / mol)

1,69 mol

Krok 2: získejte minimální nebo empirický vzorec

Chcete-li to provést, najděte poměr celých čísel mezi počtem krtků. To slouží k získání počtu atomů prvků v minimálním vzorci. Za tímto účelem jsou krtky různých prvků v menší míře rozděleny počtem krtků prvku.

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

Zaokrouhlování tyto údaje, je minimální vzorec je: C ₃ H ₈ O. Tento vzorec odpovídá propanolu, CH ₃ CH ₂ CH ₂ OH. Nicméně, tento vzorec je také to, že sloučeniny CH ₃ CH ₂ OCH ₃, ethylmethylether.

Reference

1. Dominguez Arias MJ (sf). Výpočty v chemických reakcích. Obnoveno z: uv.es
2. Výpočty pomocí chemických vzorců a rovnic.. Převzato z: 2.chemistry.msu.edu
3. Jiskry. (2018). Stechiometrický výpočet. Obnoveno z: sparknotes.com
4. Netorials ChemPages. (sf). Stechiometrický modul: Obecná stechiometrie. Obnoveno z: chem.wisc.edu
5. Flores, J. Química (2002) Editorial Santillana.
6. Whitten, Davis, Peck a Stanley. Chemie. (8. ed.). CENGAGE Učení.