Keemilise reaktsiooni käigus ei saa ainet tekitada ega hävitada, seega peavad reaktsioonisaadused olema võrdsed reaktsioonis olevate reagentide arvuga. Stöhhiomeetria on reaktsiooni elementide kvantitatiivse suhte uurimine, mis hõlmab reagentide ja nendes sisalduvate toodete massi arvutamist. Stöhhiomeetria on kombinatsioon matemaatikast ja keemiast ning seda rakendatakse ühe lihtsa põhimõtte alusel, mille kohaselt mateeria ei suurene ega vähene reaktsioonis. Esimene samm mis tahes keemiaülesande lahendamiseks on võrrandite tasakaalustamine.
Samm
Osa 1: 4: Keemiliste võrrandite tasakaalustamine
Samm 1. Kirjutage võrrandi mõlemale poolele iga ühendi moodustavate aatomite arv
Keemilised võrrandid aitavad teil tuvastada reaktsiooni iga elemendi aatomeid. Keemilise reaktsiooni käigus ei saa ainet tekitada ega hävitada, seega öeldakse võrrand ebavõrdseks, kui mõlemal pool võrrandit olevate aatomite arv (ja tüübid) pole täpselt samad.
- Ärge unustage aatomite arvu korrutada koefitsiendiga või rea all oleva numbriga, kui see on olemas.
- Näiteks H2NII4 + Fe - Fe2(NII4)3 + H2
- Võrrandi vasakul (reagentide) poolel on 2 H, 1 S, 4 O ja 1 Fe.
- Võrrandi paremal (toote) poolel on 2 H, 3 S, 12 O ja 2 Fe.
Samm 2. Lisage võrrandi mõlema poole tasakaalustamiseks koefitsiendid muude elementide ette peale hapniku ja vesiniku
Leidke muude elementide kui hapniku ja vesiniku kõige vähem levinud mitmekordne aatomite arvu võrdsustamiseks mõlemal pool võrrandit.
- Näiteks kõige vähem levinud kordaja (LCM) vahemikus 2 kuni 1 on Fe puhul 2. Niisiis, lisage vasakule Fe -elemendi ette number 2, et see tasakaalustada.
- LCM vahemikus 3 kuni 1 on elemendi S puhul 3. Seega lisage ühendi H ette number 32NII4 võrrandi parema ja vasaku külje tasakaalustamiseks.
- Selles etapis on ülaltoodud näite võrrand järgmine: 3H2NII4 + 2 Fe - Fe2(NII4)3 + H2
Samm 3. Tasakaalustage vesiniku ja hapniku aatomid
Vesiniku ja hapniku aatomite arv on viimati tasakaalustatud, kuna need esinevad üldiselt mitmes võrrandi mõlemas pooles. Selle võrrandi tasakaalustamisetapis ärge unustage aatomeid uuesti arvutada pärast seda, kui olete koefitsiendid molekulide ette lisanud.
- Siin näites lisame ühendi H ette numbri 32NII4, nii et nüüd on vasakul küljel 6 vesinikuaatomit, kuid võrrandi paremal küljel on ainult 2 vesinikuaatomit. Samuti on meil praegu 12 hapniku aatomit vasakul ja 12 hapnikuaatomit paremal, seega on hapniku aatomid samaväärsed.
- Me saame tasakaalustada vesinikuaatomeid, lisades H ees numbri 32.
- Lõplik võrrand pärast tasakaalustamist on 3H2NII4 + 2 Fe - Fe2(NII4)3 + 3 H2.
Samm 4. Loendage aatomid võrrandi mõlemal küljel, veendumaks, et need on ühesugused
Kui see on tehtud, arvutage uuesti ja kontrollige uuesti, kas võrdsus on õige samm. Seda saate teha, lisades võrrandi mõlemal küljel kõik aatomid ja veendudes, et need on samad.
- Kontrollige uuesti meie võrrandi võrdsust, 3 H2NII4 + 2 Fe - Fe2(NII4)3 + 3 H2.
- Noole vasakul küljel on 6 H, 3 S, 12 O ja 2 Fe.
- Noole paremal küljel on 2 Fe, 3 S, 12 O ja 6 H.
- Aatomite arv paremal ja vasakul küljel on täpselt sama, seega on see võrrand juba samaväärne.
Osa 2/4: grammide ja molide teisendamine
Etapp 1. Arvutage antud ühendi massi molaarmass grammides
Molaarmass on grammide arv (g) ühendi ühes moolis. See ühik võimaldab teil ühendi gramme ja moole hõlpsalt teisendada. Moolmassi arvutamiseks peate teadma, kui palju elemendi molekule ühendis on, samuti iga elemendi aatommassi ühendis.
- Leidke ühendi iga elemendi aatomite arv. Näiteks glükoos on C6H12O6ja koosneb 6 süsinikuaatomist, 12 vesinikuaatomist ja 6 hapnikuaatomist.
- Uurige iga aatomi aatommassi grammides mooli (g/mol) kohta. Glükoosi moodustavate elementide aatommassid on: süsinik, 12,0107 g/mol; vesinik, 1,007 g/mol; ja hapnikku, 15 9994 g/mol.
- Korrutage iga aatomi mass ühendis leiduvate aatomite arvuga. Süsinik: 12,0107 x 6 = 72,0642 g/mol; vesinik: 1,007 x 12 = 12,084 g/mol; hapnik: 15,9994 x 6 = 95,9964 g/mol.
- Kõigi ülaltoodud toodete summa on ühendi molaarmass. 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 g/mol. Või teisisõnu, ühe glükoosimolekuli mass on 180,14 grammi.
Samm 2. Teisendage ühendi mass moolmassi abil moolideks
Moolmassi saab kasutada ümberarvestustegurina, nii et saate arvutada moolide arvu etteantud grammides proovis. Jagage teadaolev mass (g) molaarmassiga (g/mol). Lihtne viis oma arvutuste kontrollimiseks on veenduda, et üksused tühistavad üksteise ja jätavad ainult mutid.
- Näiteks: kui palju mooli on 8,2 grammis vesinikkloriidis (HCl)?
- H aatommass on 10007 ja Cl on 35,453, seega on ülaltoodud ühendi molaarmass 1,007 + 35,453 = 36,46 g/mol.
- Jagades ühendi grammide arvu molaarmassi järgi, saadakse: 8,2 g / (36,46 g / mol) = 0,225 mol HCl.
Samm 3. Määrake reagentide molaarsuhe
Reaktsioonis toodetud toote koguse määramiseks peate määrama molaarsuhte. Molaarsuhe on üksteisega reageerivate ühendite suhe ja seda näitavad reaktsioonis olevate ühendite koefitsiendid, mis on olnud samaväärsed.
- Näiteks milline on KClO molaarsuhe3 koos O -ga2 2 KClO reaktsioonis3 - 2 KCl + 3 O2.
- Esiteks veenduge, et ülaltoodud võrrandid oleksid samaväärsed. Ärge kunagi unustage seda sammu, vastasel juhul on molaarsuhe vale. Selles näites on iga elemendi kogused mõlemal pool võrrandit võrdsed, seega on reaktsioon tasakaalus.
- KClO suhe3 koos O -ga2 on 2/3. Võite panna suvalise arvu üles ja alla, kui see on kogu probleemi jaoks sobiv ühend.
Samm 4. Korrutage rist molaarsuhtega, et leida teise reagendi moolide arv
Reaktsioonis toodetud või vajaliku ühendi moolide arvu arvutamiseks võite kasutada molaarsuhet. Keemiaprobleemid paluvad teil tavaliselt teatud reaktiivi massist (grammides) kindlaks määrata vajalike või reaktsioonis tekkivate moolide arvu.
- Näiteks reaktsioonivõrrandis N2 + 3 H2 - 2 NH3 mitu mooli NH -d3 mis tuleneks 3,00 grammist N2 mis reageerib H -ga2 piisavas koguses?
- Selles näites on H2 saadaval piisavas koguses ja te ei pea neid probleemi lahendamiseks lugema.
- Kõigepealt muutke grammühikuid N2 olla mutid. Lämmastiku aatommass on 14,0067 g/mol, seega on molaarmass N2 on 28,0134 g/mol. Jagamine massi ja molaarmassi vahel annab 3,00 g/28,0134 g/mol = 0,107 mol.
- Arvutage ülesande suhe: NH3: N2 = x/0, 107 mooli.
- Ristige see suhe NH molaarsuhtega3 koos N2: 2: 1 x/0, 107 mooli = 2/1 = (2 x 0, 107) = 1 x = 0,214 mooli.
Samm 5. Teisendage see moolide arv tagasi massiks, kasutades ühendi molaarmassi
Te kasutate uuesti molaarmassi, kuid nüüd on molaarmassi vaja kordajana, et taastada moolide arv grammides. Kasutage kindlasti ühendi õiget molaarmassi.
Molaarmass NH3 on 17,028 g/mol. Seega 0,214 mooli x (17 028 grammi/mol) = 3,647 grammi NH3.
Osa 3/4: liitrite gaasi ja mol
Samm 1. Uurige, kas reaktsioon toimub standardrõhul ja temperatuuril (STP)
STP on tingimuste kogum, mis võimaldab 1 moolil ideaalgaasi täita mahtu 22,414 liitrit (l). Standardtemperatuur on 273, 15 Kelvin (K) ja standardrõhk 1 atmosfäär (atm).
Üldiselt märgitakse probleemide korral, et reaktsioon toimub 1 atm ja 273 K juures või STP -s
Samm 2. Kasutage teisendustegurit 22 414 l/mol, et teisendada gaasiliitrite arv gaasimoolideks
Kui reaktsioon toimub STP tingimustes, saate moolide arvu arvutamiseks teadaolevas gaasikoguses kasutada 22,414 l/mol. Moolide arvu leidmiseks jagage gaasi maht (l) selle teisendusteguriga.
Näiteks 3,2 liitri N muundamiseks2 gaas moolideni: 3,2 l/22, 414 l/mol = 0,143 mol.
Samm 3. Kasutage ideaalse gaasi seadust gaasiliitrite teisendamiseks, kui mitte STP tingimustes
Kui ülesande reaktsioon ei toimu STP tingimustes, peate reaktsiooni moolide arvu arvutamiseks kasutama ideaalse gaasi seadust PV = nRT. P on rõhk atmosfääri ühikutes, V on maht liitrites, n on moolide arv, R on gaasiseaduse konstant, 0,0821 l-atm/mol-kraadi ja T on temperatuur Kelvini kraadides.
- Selle võrrandi saab moolide arvutamiseks ümber korraldada ja saada järgmiseks: n = RT/PV.
- Gaasikonstandi ühikud on loodud kõrvaldama kõik muud ühiku muutujad.
- Näiteks määrake moolide arv 2,4 liitris O2 temperatuuril 300 K ja 1,5 atm. Muutujate võrrandisse ühendamisel saame: n = (0,0821 x 300)/(1, 5 x 2) = 24, 63/3, 6 = 6, 842 mooli O2.
Osa 4/4: Liitrite ja vedelike liitrite teisendamine
Samm 1. Arvutage vedeliku tihedus
Mõnikord annavad keemilised võrrandid teile vedela reagendi mahu ja paluvad teil arvutada reaktsiooniks vajalike grammide või moolide arvu. Vedeliku mahu teisendamiseks grammideks vajate vedeliku tihedust. Tihedust väljendatakse massi/mahu ühikutes.
Kui tihedus pole probleemis teada, peate võib -olla selle otsima õpikust või Internetist
Samm 2. Teisendage maht milliliitritesse (ml)
Vedeliku mahu teisendamiseks massiks (g) peate kasutama selle tihedust. Tihedust väljendatakse grammides milliliitri kohta (g/ml), seega tuleb selle arvutamiseks väljendada ka vedeliku maht milliliitrites.
Uurige teadaolevat helitugevust. Ütleme näiteks probleemis, et H. helitugevus on teada2O on 1 liiter. Selle muutmiseks ml -ks peate selle korrutama 1000 -ga, sest 1 liitris vees on 1000 ml.
Samm 3. Korrutage maht tihedusega
Mahu (ml) korrutamisel selle tihedusega (g/ml) kaotatakse ml ühikud ja alles jääb ühendi grammide arv.
Näiteks tihedus H2O on 18,0134 g/ml. Kui keemiline võrrand ütleb, et H on 500 ml2O, grammide arv ühendis on 500 ml x 18,0134 g/ml või 9006, 7 g.
Samm 4. Arvutage reagentide molaarmass
Molaarmass on grammide arv (g) ühes moolis ühendis. See ühik võimaldab muuta ühendi grammide ja moolide ühikuid. Moolmassi arvutamiseks peate kindlaks määrama, kui palju elemendi molekule ühendis on, samuti ühendi iga elemendi aatommassi.
- Määrake ühendi iga elemendi aatomite arv. Näiteks glükoos on C6H12O6ja koosneb 6 süsinikuaatomist, 12 vesinikuaatomist ja 6 hapnikuaatomist.
- Uurige iga aatomi aatommassi grammides mooli (g/mol) kohta. Glükoosis sisalduvate elementide aatommassid on: süsinik, 12,0107 g/mol; vesinik, 1,007 g/mol; ja hapnikku, 15 9994 g/mol.
- Korrutage iga elemendi aatommass ühendis leiduvate aatomite arvuga. Süsinik: 12,0107 x 6 = 72,0642 g/mol; vesinik: 1,007 x 12 = 12,084 g/mol; hapnik: 15,9994 x 6 = 95,9964 g/mol.
- Lisage ülaltoodud korrutamistulemused, et saada ühendi molaarmass, mis on 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 g/mol. Niisiis, ühe mooli glükoosi mass on 180,14 grammi.
Samm 5. Teisendage ühendi grammide arv moolmassi abil moolideks
Kasutades molaarmassi ümberarvestustegurina, saate arvutada etteantud arvu grammi proovis esinevate moolide arvu. Jagage teadaoleva ühendi grammide arv (g) molaarmassiga (g/mol). Lihtne viis oma arvutuste kontrollimiseks on veenduda, et üksused tühistavad üksteise ja jätavad ainult mutid.
- Näiteks: kui palju mooli on 8,2 grammis vesinikkloriidis (HCl)?
- H aatommass on 10007 ja Cl on 35,453, seega on ühendi molaarmass 1,007 + 35,453 = 36,46 g/mol.
- Jagades ühendi grammide arvu molaarmassiga, saadakse: 8,2 g/(36,46 g/mol) = 0,225 mol HCl.
