Cum se face stoichiometrie (cu imagini)

2024 Autor: Jason Gerald | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-15 08:22

Într-o reacție chimică, materia nu poate fi creată sau distrusă, astfel încât produsele unei reacții trebuie să fie egale cu numărul de reactanți din reacție. Stoichiometria este studiul relației cantitative a elementelor dintr-o reacție, care implică calcularea masei reactanților și a produselor din ele. Stoichiometria este o combinație de matematică și chimie și se aplică pe baza unui principiu simplu de mai sus, că materia nu crește sau scade niciodată într-o reacție. Primul pas pentru rezolvarea oricărei probleme de chimie este echilibrarea ecuațiilor.

Etapa

Partea 1 din 4: Echilibrarea ecuațiilor chimice

Pasul 1. Notați numărul de atomi care alcătuiesc fiecare compus de pe ambele părți ale ecuației

Ecuațiile chimice vă pot ajuta să identificați atomii fiecărui element într-o reacție. Într-o reacție chimică, materia nu poate fi nici creată, nici distrusă, deci se spune că o ecuație este inegală dacă numărul (și tipurile) de atomi constituenți de pe ambele părți ale ecuației nu sunt exact aceleași.

Nu uitați să înmulțiți numărul de atomi cu coeficientul sau numărul de sub linie dacă aveți unul.
De exemplu, H₂ASA DE₄ + Fe - Fe₂(ASA DE₄)₃ + H₂
În partea stângă (reactanți) a ecuației există 2 H, 1 S, 4 O și 1 Fe.
În partea dreaptă (produs) a ecuației sunt 2 H, 3 S, 12 O și 2 Fe.

Pasul 2. Adăugați coeficienți în fața altor elemente decât oxigenul și hidrogenul pentru a echilibra ambele părți ale ecuației

Găsiți cel mai mic multiplu comun de elemente, altele decât oxigenul și hidrogenul, pentru a egaliza numărul de atomi de pe ambele părți ale ecuației.

De exemplu, cel mai mic multiplu comun (LCM) între 2 și 1 este 2 pentru Fe. Deci, adăugați numărul 2 în fața elementului Fe din partea stângă pentru a-l echilibra.
LCM între 3 și 1 este 3 pentru elementul S. Deci, adăugați numărul 3 în fața compusului H₂ASA DE₄ pentru a echilibra laturile dreapta și stânga ale ecuației.
În acest stadiu, ecuația exemplului de mai sus va fi: 3 H₂ASA DE₄ + 2 Fe - Fe₂(ASA DE₄)₃ + H₂

Pasul 3. Echilibrează atomii de hidrogen și oxigen

Numărul de atomi de hidrogen și oxigen este echilibrat, deoarece acestea sunt în general prezente în mai multe molecule de ambele părți ale ecuației. În etapa de echilibrare a acestei ecuații, nu uitați să recalculați atomii după ce ați adăugat coeficienții în fața moleculelor.

În exemplul de aici, adăugăm numărul 3 în fața compusului H₂ASA DE₄, deci acum există 6 atomi de hidrogen pe partea stângă, dar doar 2 atomi de hidrogen pe partea dreaptă a ecuației. În prezent, avem și 12 atomi de oxigen pe partea stângă și 12 atomi de oxigen pe partea dreaptă, deci atomii de oxigen sunt echivalenți.
Putem echilibra atomii de hidrogen adăugând numărul 3 în fața lui H₂.
Ecuația finală după echilibrare este de 3 H₂ASA DE₄ + 2 Fe - Fe₂(ASA DE₄)₃ + 3 H₂.

Pasul 4. Relatați atomii de pe ambele părți ale ecuației pentru a vă asigura că sunt aceiași număr

După ce ați terminat, recalculați și verificați din nou dacă egalitatea este pasul potrivit. Puteți face acest lucru adăugând toți atomii de pe ambele părți ale ecuației și asigurându-vă că sunt aceiași.

Verificați din nou egalitatea ecuației noastre, 3 H₂ASA DE₄ + 2 Fe - Fe₂(ASA DE₄)₃ + 3 H₂.
În partea stângă a săgeții sunt 6 H, 3 S, 12 O și 2 Fe.
În partea dreaptă a săgeții sunt 2 Fe, 3 S, 12 O și 6 H.
Numărul de atomi din partea dreaptă și din partea stângă este exact același, deci această ecuație este deja echivalentă.

Partea 2 din 4: Conversia gramelor și a mol

Pasul 1. Calculați masa molară a masei compusului dat în grame

Masa molară este numărul de grame (g) dintr-un mol dintr-un compus. Această unitate vă permite să convertiți cu ușurință grame și alunițe ale unui compus. Pentru a calcula masa molară, trebuie să știți câte molecule ale elementului sunt în compus, precum și masa atomică a fiecărui element din compus.

Găsiți numărul de atomi ai fiecărui element dintr-un compus. De exemplu, glucoza este C₆H₁₂O₆, și este compus din 6 atomi de carbon, 12 atomi de hidrogen și 6 atomi de oxigen.
Aflați masa atomică în grame pe mol (g / mol) a fiecărui atom. Masele atomice ale elementelor care alcătuiesc glucoza sunt: carbon, 12,0107 g / mol; hidrogen, 1,007 g / mol; și oxigen, 15.9994 g / mol.
Înmulțiți masa fiecărui atom cu numărul de atomi prezenți în compus. Carbon: 12,0107 x 6 = 72,0642 g / mol; hidrogen: 1,007 x 12 = 12,084 g / mol; oxigen: 15,9994 x 6 = 95,9964 g / mol.
Suma tuturor produselor de mai sus este masa molară a compusului. 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 g / mol. Sau cu alte cuvinte, masa unei molecule de glucoză este de 180,14 grame.

Pasul 2. Convertiți masa unui compus în aluni folosind masa molară

Masa molară poate fi utilizată ca factor de conversie, astfel încât să puteți calcula numărul de aluniți într-un număr dat de grame de probă. Împărțiți masa cunoscută (g) la masa molară (g / mol). O modalitate ușoară de a vă verifica calculele este să vă asigurați că unitățile se anulează reciproc și lasă doar alunițele.

De exemplu: câte moli sunt în 8,2 grame de clorură de hidrogen (HCl)?
Masa atomică a lui H este 1.0007 și Cl este 35.453, deci masa molară a compusului de mai sus este 1.007 + 35.453 = 36.46 g / mol.
Împărțind numărul de grame de compus la masa sa molară se obține: 8,2 g / (36,46 g / mol) = 0,225 mol HCI.

Pasul 3. Determinați raportul molar dintre reactanți

Pentru a determina cantitatea de produs produsă într-o reacție, trebuie să determinați raportul molar. Raportul molar este raportul compușilor care reacționează între ei și este indicat de coeficienții compușilor din reacție care au fost echivalenți.

De exemplu, care este raportul molar al KClO₃ cu O₂ în reacția a 2 KClO₃ - 2 KCl + 3 O₂.
În primul rând, asigurați-vă că ecuațiile de mai sus sunt echivalente. Nu uitați niciodată acest pas sau raportul molar obținut va fi greșit. În acest exemplu, cantitățile fiecărui element de pe ambele părți ale ecuației sunt egale, astfel încât reacția este echilibrată.
Raportul dintre KClO₃ cu O₂ este 2/3. Puteți pune orice număr deasupra și dedesubt, atâta timp cât reprezintă compusul adecvat de-a lungul problemei.

Pasul 4. Înmulțiți crucea cu raportul molar pentru a găsi numărul de moli ai celuilalt reactant

Pentru a calcula numărul de moli dintr-un compus produs sau necesar într-o reacție, puteți utiliza raportul molar. Problemele chimice vă vor cere, de obicei, să determinați numărul de aluniți necesari sau produși într-o reacție din masa (grame) a unui anumit reactant.

De exemplu, în ecuația de reacție N₂ + 3 H₂ - 2 NH₃ câte moli de NH₃ care ar rezulta din 3,00 grame de N₂ care reacționează cu H₂ în cantitate suficientă?
În acest exemplu, H₂ disponibile în cantități suficiente și nu trebuie să le numeri pentru a rezolva problema.
Mai întâi, schimbați unitățile de grame N₂ fi alunițe. Masa atomică a azotului este de 14,0067 g / mol, deci masa molară este N₂ este 28,0134 g / mol. Împărțirea dintre masă și masa molară va da 3,00 g / 28,0134 g / mol = 0,107 mol.
Calculați raportul din problemă: NH₃: N₂ = x / 0, 107 moli.
Înmulțiți acest raport cu raportul molar al NH₃ cu N₂: 2: 1 x / 0, 107 moli = 2/1 = (2 x 0, 107) = 1x = 0,214 moli.

Pasul 5. Convertiți acest număr de moli înapoi în masă folosind masa molară a compusului

Veți folosi din nou masa molară, dar acum masa molară este necesară ca multiplicator pentru a readuce numărul de moli la grame. Asigurați-vă că utilizați masa molară corectă a compusului.

Masa molară NH₃ este de 17,028 g / mol. Deci 0,214 moli x (17,028 grame / mol) = 3,667 grame NH₃.

Partea 3 din 4: Conversia litrilor de gaz și mol

Pasul 1. Aflați dacă reacția are loc la presiunea și temperatura standard (STP)

STP este setul de condiții care permit unui mol de gaz ideal să umple un volum de 22,414 litri (l). Temperatura standard este de 273, 15 Kelvin (K), iar presiunea standard este de 1 atmosferă (atm).

În general, în probleme se va afirma că reacția are loc la 1 atm și 273 K, sau în STP

Pasul 2. Folosiți factorul de conversie de 22.414 l / mol pentru a converti numărul de litri de gaz în moli de gaz

Dacă reacția are loc în condiții STP, puteți utiliza 22,414 l / mol pentru a calcula numărul de moli dintr-un volum cunoscut de gaz. Împărțiți volumul de gaz (l) la acest factor de conversie pentru a găsi numărul de moli.

De exemplu, pentru a converti 3,2 litri de N₂ gaz în moli: 3,2 l / 22, 414 l / mol = 0,143 mol.

Pasul 3. Folosiți legea ideală a gazelor pentru a converti litri de gaz dacă nu în condiții STP

Dacă reacția din problemă nu are loc în condiții STP, trebuie să utilizați legea ideală a gazului PV = nRT pentru a calcula numărul de moli dintr-o reacție. P este presiunea în unități atmosferice, V este volumul în litri, n este numărul de moli, R este constanta legii gazului, 0,0821 l-atm / mol-grade și T este temperatura în grade Kelvin.

Această ecuație poate fi rearanjată pentru a calcula moli, pentru a deveni: n = RT / PV.
Unitățile constantei de gaz sunt proiectate pentru a elimina toate celelalte variabile unitare.
De exemplu, determinați numărul de moli în 2,4 litri de O₂ la 300 K și 1,5 atm. Conectând variabilele la ecuație, obținem: n = (0,0821 x 300) / (1, 5 x 2) = 24, 63/3, 6 = 6, 842 moli O₂.

Partea 4 din 4: Conversia litrilor de lichide și mol

Pasul 1. Calculați densitatea lichidului

Uneori, ecuațiile chimice vă oferă volumul reactantului lichid și vă cer să calculați numărul de grame sau moli necesari pentru reacție. Pentru a converti volumul unui lichid în grame, aveți nevoie de densitatea lichidului. Densitatea este exprimată în unități de masă / volum.

Dacă densitatea este necunoscută în problemă, poate fi necesar să o căutați într-un manual sau pe internet

Pasul 2. Convertiți volumul în mililitri (ml)

Pentru a converti volumul unui lichid în masă (g), trebuie să folosiți densitatea acestuia. Densitatea este exprimată în grame pe mililitru (g / ml), astfel încât volumul unui lichid trebuie exprimat și în mililitri pentru a-l calcula.

Aflați volumul cunoscut. De exemplu, să spunem în problemă că volumul de H. este cunoscut₂O este 1 litru. Pentru a-l converti în ml, trebuie doar să-l înmulțiți cu 1000, deoarece există 1000 ml în 1 litru de apă.

Pasul 3. Înmulțiți volumul cu densitatea

Când se înmulțește volumul (ml) cu densitatea acestuia (g / ml), unitățile ml se pierd și ceea ce rămâne este numărul de grame de compus.

De exemplu, densitatea H₂O este 18,0134 g / ml. Dacă ecuația chimică spune că sunt 500 ml de H₂O, numărul de grame din compus este de 500 ml x 18,0134 g / ml sau 9006,7 g.

Pasul 4. Calculați masa molară a reactanților

Masa molară este numărul de grame (g) dintr-un mol dintr-un compus. Această unitate vă permite să schimbați unitățile de grame și alunițe dintr-un compus. Pentru a calcula masa molară, trebuie să determinați câte molecule ale elementului sunt într-un compus, precum și masa atomică a fiecărui element din compus.

Determinați numărul de atomi ai fiecărui element dintr-un compus. De exemplu, glucoza este C₆H₁₂O₆, și este compus din 6 atomi de carbon, 12 atomi de hidrogen și 6 atomi de oxigen.
Aflați masa atomică în grame pe mol (g / mol) a fiecărui atom. Masele atomice ale elementelor din glucoză sunt: carbon, 12,0107 g / mol; hidrogen, 1,007 g / mol; și oxigen, 15.9994 g / mol.
Înmulțiți masa atomică a fiecărui element cu numărul de atomi prezenți în compus. Carbon: 12,0107 x 6 = 72,0642 g / mol; hidrogen: 1,007 x 12 = 12,084 g / mol; oxigen: 15,9994 x 6 = 95,9964 g / mol.
Adăugați rezultatele multiplicării de mai sus pentru a obține masa molară a compusului, care este 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 g / mol. Deci, masa unui mol de glucoză este de 180,14 grame.

Pasul 5. Convertiți numărul de grame dintr-un compus în moli folosind masa molară

Folosind masa molară ca factor de conversie, puteți calcula numărul de moli prezenți într-un număr dat de grame de probă. Împărțiți numărul de grame (g) al compusului cunoscut la masa molară (g / mol). O modalitate ușoară de a vă verifica calculele este să vă asigurați că unitățile se anulează reciproc și lasă doar alunițele.

De exemplu: câte moli sunt în 8,2 grame de clorură de hidrogen (HCl)?
Masa atomică a H este 1.0007 și Cl este 35.453, deci masa molară a compusului este 1.007 + 35.453 = 36.46 g / mol.
Împărțirea numărului de grame de compus la masa molară dă: 8,2 g / (36,46 g / mol) = 0,225 mol HCI.

Cuprins:

Video: Cum se face stoichiometrie (cu imagini)