STÖKIOMETRISET LASKELMAT: VAIHEET JA HARJOITUKSET RATKAISTU - KEMIA - 2026

Stoikiometrinen laskelmat ovat ne, jotka on tehty perustuen massan suhteet elementtien tai osallistuvien yhdisteiden kemiallinen reaktio.

Ensimmäinen vaihe niiden suorittamiseksi on tasapainottaa kiinnostavaa kemiallista reaktiota. Samoin kemialliseen prosessiin osallistuvien yhdisteiden oikeat kaavat on tiedettävä.

Lähde: Pixabay

Stökiometriset laskelmat perustuvat joukon lakien soveltamiseen, joista seuraavia ovat: massan säilymislaki; määrättyjen mittasuhteiden tai vakiokoostumuksen laki; ja lopuksi useiden mittasuhteiden laki.

Massojen säilyttämistä koskevassa laissa todetaan, että kemiallisessa reaktiossa reagenssien massojen summa on yhtä suuri kuin tuotteiden massojen summa. Kemiallisessa reaktiossa kokonaismassa pysyy vakiona.

Tiettyjen mittasuhteiden tai vakiokoostumuksen laissa todetaan, että minkä tahansa puhtaan yhdisteen eri näytteillä on samat elementit samoissa massaosuuksissa. Esimerkiksi puhdas vesi on sama riippumatta siitä, mistä se on lähde tai mistä mantereesta (tai planeetasta) se tulee.

Ja kolmas laki, joka on useita mittasuhteita, osoittaa, että kun kaksi elementtiä A ja B muodostavat useamman kuin yhden yhdisteen, elementin B massan osuus, joka yhdistyy tietyn elementin A massan kanssa, jokaisessa yhdisteessä, voidaan ilmaista pieninä kokonaislukuina. Eli A _n B _m n ja m ovat kokonaislukuja.

Mitä stökiometriset laskelmat ja niiden vaiheet ovat?

Ne ovat laskelmia, jotka on suunniteltu ratkaisemaan erilaisia ​​kysymyksiä, joita voi syntyä kemiallista reaktiota tutkittaessa. Tätä varten sinulla on oltava tieto kemiallisista prosesseista ja niitä ohjaavista laeista.

Stökiometristä laskentaa käyttämällä on mahdollista saada esimerkiksi yhden reagenssin massasta toisen reagenssin tuntematon massa. Voit myös tietää yhdisteessä olevien kemiallisten alkuaineiden prosentuaalisen koostumuksen ja saada siitä yhdisteen empiirisen kaavan.

Niinpä yhdisteen empiirisen tai minimaalisen kaavan tunteminen mahdollistaa sen molekyylikaavan määrittämisen.

Lisäksi stökiometrinen laskenta antaa kemiallisessa reaktiossa tietää, mikä on rajoittava reagenssi tai onko ylimääräistä reagenssia, sekä sen massa.

Tasot

Vaiheet riippuvat esiintyvän ongelman tyypistä sekä sen monimutkaisuudesta.

Kaksi yleistä tilannetta ovat:

-Kaksi elementtiä reagoi muodostaen yhdistettä ja vain yhden reagoivan elementin massa tunnetaan.

- Haluamme tietää toisen elementin tuntemattoman massan sekä reaktion tuloksena olevan yhdisteen massan.

Yleensä näiden harjoitusten ratkaisemisessa tulisi noudattaa seuraavaa vaihejärjestystä:

-Luo kemiallisen reaktion yhtälö.

- Tasapaino yhtälö.

- Kolmas vaihe on saada aikaan reagoivien elementtien massojen osuus käyttämällä elementtien atomipainoja ja stoikiometrisiä kertoimia.

- Sitten käyttämällä määriteltyjen mittasuhteiden lakia, kun reagoivan elementin massa on tiedossa ja kuinka suuri osa se reagoi toisen elementin kanssa, tietäen toisen elementin massa.

-Ja viides ja viimeinen vaihe, jos reagoivien elementtien massat tunnetaan, niiden summa antaa meille mahdollisuuden laskea reaktiossa muodostuneen yhdisteen massa. Tässä tapauksessa nämä tiedot saadaan massan säilyttämistä koskevan lain perusteella.

Ratkaistuja harjoituksia

-Harjoitus 1

Mikä on jäljellä oleva reagenssi, kun 15 g Mg saatetaan reagoimaan 15 g S: n kanssa MgS: ​​n muodostamiseksi? Ja kuinka monta grammaa MgS: ​​ää tuotetaan reaktiossa?

tiedot:

- Mg: n ja S: n massa = 15 g

-Mg: n atomipaino = 24,3 g / mol.

-S: n atomipaino = 32,06 g / mol.

Vaihe 1: reaktioyhtälö

Mg + S => MgS (jo tasapainotettu)

Vaihe 2: Määritä suhde, jossa Mg ja S yhdistyvät MgS: ​​n tuottamiseksi

Yksinkertaisuuden vuoksi Mg: n atomipaino voidaan pyöristää 24 g / mol ja S: n atomipaino - 32 g / mol. Joten suhde, jossa S ja Mg yhdistetään, on 32:24 jakamalla 2 termiä 8: lla, suhde pienenee 4: 3: ksi.

Vastaavasti suhde, jossa Mg yhdistyy S: ään, on 3: 4 (Mg / S)

Vaihe 3: ylimääräisen reagenssin ja sen massan keskustelu ja laskenta

Mg: n ja S: n massa on 15 g molemmille, mutta suhde, jossa Mg ja S reagoivat, on 3: 4 eikä 1: 1. Sitten voidaan päätellä, että ylimääräinen reagenssi on Mg, koska sitä on pienemmässä suhteessa S: n suhteen.

Tämä johtopäätös voidaan testata laskemalla Mg: n massa reagoidessa 15 g: n kanssa S: tä.

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

11,25 g Mg

Ylimäärän Mg = 15 g - 11,25 g massa

3,75 g.

Vaihe 4: MgS: ​​n massa, joka muodostuu reaktiossa massan säilymislain perusteella

MgS massa = Mg massa + S massa

11,25 g + 15 g.

26, 25 g

Harjoitteluun tarkoitettu harjoitus voitaisiin suorittaa seuraavasti:

Lasketaan S grammat, jotka reagoivat 15 g Mg: n kanssa, käyttämällä tässä suhteessa 4: 3.

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

20 g

Jos tilanne olisi tässä tapauksessa esitetty, voitaisiin nähdä, että 15 g S: tä ei riitä reagoimaan täysin 15 g Mg: n kanssa, josta puuttuu 5 g. Tämä vahvistaa, että ylimääräinen reagenssi on Mg ja S on rajoittava reagenssi MgS: ​​n muodostuksessa, kun molemmilla reaktiivisilla elementeillä on sama massa.

-Harjoitus 2

Laske natriumkloridin (NaCl) ja epäpuhtauksien massa 52 grammassa NaCl: a ja sen puhtausprosentti on 97,5%.

tiedot:

- Näytteen massa: 52 g NaCl

-Puheprosentti = 97,5%.

Vaihe 1: lasketaan puhdas NaCl-massa

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

50,7 g

Vaihe 2: epäpuhtauksien massan laskeminen

% epäpuhtauksia = 100% - 97,5%

2,5%

Epäpuhtauksien massa = 52 gx 2,5% / 100%

1,3 g

Siksi 52 g suolasta 50,7 g on puhdasta NaCl-kiteitä ja 1,3 g epäpuhtauksia (kuten muita ioneja tai orgaanisia aineita).

-Harjoitus 3

Mikä massa happea (O) on 40 grammassa typpihappoa (HNO ₃), tietäen, että sen molekyylipaino on 63 g / mol ja O: n atomipaino on 16 g / mol?

tiedot:

-Mass on HNO ₃ = 40 g

-Otomispaino O = 16 g / mol.

-Molecular paino HNO ₃

Vaihe 1: Laske HNO: n moolimäärä

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

0,635 moolia

Vaihe 2: lasketaan läsnä olevien O-moolien lukumäärä

Kaavan HNO ₃ osoittaa, että on olemassa 3 moolia O jokaista moolia kohti HNO _3.

Moolia O = 0,635 moolia HNO ₃ x 3 moolia O / mooli HNO ₃

1,905 moolia O

Vaihe 3: lasketaan läsnä olevan O: n massa 40 grammassa HNO: ta

g O = 1,905 moolia O x 16 g O / mooli O

30,48 g

Toisin sanoen, että 40 g HNO ₃, 30.48g johtuvat yksinomaan painosta moolia happiatomien. Tämä suuri hapen osuus on tyypillistä oksoanioneilla tai niiden tertiääriset suolat (NaNO ₃, esimerkiksi).

-Harjoitus 4

Kuinka monta grammaa kaliumkloridia (KCl) tuotetaan, kun 20 g kaliumkloraattia (KClO ₃) hajoaa ? Tietäen, että KCl: n molekyylipaino on 74,6 g / mol ja KClO _3: n molekyylipaino on 122,6 g / mol

tiedot:

-Mass on KClO ₃ = 20 g

-KCl: n molekyylipaino = 74,6 g / mol

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

Vaihe 1: reaktioyhtälö

2KClO ₃ => 2KCl + 3O ₂

Vaihe 2: laske KClO: n massa

g KClO ₃ = 2 mol x 122,6 g / mol

245,2 g

Vaihe 3: laske KCl: n massa

g KCl = 2 moolia x 74,6 g / mooli

149,2 g

Vaihe 4: lasketaan hajoamalla tuotetun KCl: n massa

245 g KClO ₃ tuotetaan hajottamalla 149,2 g KCI: ää. Sitten tätä suhdetta (stökiometrinen kerroin) voidaan käyttää KCl: n massan löytämiseen, joka tuotetaan 20 g KClO ₃: sta:

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

12,17 g

Huomata, kuinka on massasuhde O ₂ sisällä KClO ₃. 20 g: sta KClO ₃: ta vain vajaa puolet johtuu hapesta, joka on osa oksoanionkloraattia.

-Harjoitus 5

Löydä seuraavien aineiden prosentuaalinen koostumus: a) dopa, C ₉ H ₁₁ NO ₄ ja b) vanilliini, C ₈ H ₈ O ₃.

a) Dopa

Vaihe 1: löydä dopa C: n molekyylipaino

Tätä varten yhdisteessä läsnä olevien elementtien atomipaino kerrotaan aluksi niiden alaindeksien edustamien moolien lukumäärällä. Molekyylipainon löytämiseksi lisätään eri elementtien tuottamat grammat.

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

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

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

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

Dopa-molekyylipaino = (108 g + 11 g + 14 g + 64 g)

197 g

Vaihe 2: Etsi dopa-osassa olevien elementtien prosentuaalinen koostumus

Tätä varten sen moolimassaa (197 g) pidetään 100-prosenttisena.

% 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) vanilliini

Osa 1: vanilliini C: n molekyylipainon laskeminen

Tätä varten kunkin elementin atomipaino kerrotaan läsnä olevien moolien lukumäärällä, lisäämällä eri elementtien osuus massasta

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

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

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

Molekyylipaino = 96 g + 8 g + 48 g

152 g

Osa 2: Löydä% vanilliinista

Sen molekyylipainon (152 g / mol) oletetaan edustavan 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%

-Harjoitus 6

Prosenttiosuus alkoholipitoisuudesta on seuraava: hiili (C) 60%, vety (H) 13% ja happi (O) 27%. Hanki minimikaava tai empiirinen kaava.

tiedot:

Atomipainot: C 12 g / mol, H 1 g / mol ja happi 16 g / mol.

Vaihe 1: alkoholissa läsnä olevien elementtien moolimäärä lasketaan

Alkoholin massan oletetaan olevan 100 g. Näin ollen C: n massa on 60 g, H: n massa on 13 g ja hapen massa on 27 g.

Moolien lukumäärän laskeminen:

Moolien lukumäärä = elementin massa / elementin atomipaino

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

5 moolia

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

13 moolia

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

1,69 moolia

Vaihe 2: hanki minimi- tai empiirinen kaava

Tätä varten etsi kokonaislukujen suhde moolien lukumäärän välillä. Tämän avulla saadaan elementtien atomien lukumäärä minimikaavassa. Tätä tarkoitusta varten eri elementtien moolit jaetaan pienemmässä määrin elementin moolien lukumäärällä.

C = 5 moolia / 1,69 moolia

C = 2,96

H = 13 moolia / 1,69 moolia

H = 7,69

O = 1,69 moolia / 1,69 moolia

O = 1

Pyöristys nämä luvut, vähintään kaava on: C ₃ H ₈: lla Tämä kaava vastaa propanoli, CH ₃ CH ₂ CH ₂ OH. Kuitenkin, tämä kaava on myös, että yhdisteen CH ₃ CH ₂ -CH ₃, etyylimetyylieetteri.

Viitteet

1. Dominguez Arias MJ (sf). Laskelmat kemiallisissa reaktioissa. Palautettu: uv.es
2. Laskelmat kemiallisilla kaavoilla ja yhtälöillä.. Otettu: 2.kemia.msu.edu
3. Sparknotes. (2018). Stökiometrinen laskenta. Palautettu osoitteesta: sparknotes.com
4. ChemPages-verkot. (SF). Stoikiometriamoduuli: Yleinen stoikiometria. Palautettu: chem.wisc.edu
5. Flores, J. Química (2002) Toimituksellinen Santillana.
6. Whitten, Davis, Peck ja Stanley. Kemia. (8. painos). CENGAGE -oppiminen.