Стехиометрияны қалай жасауға болады (суреттермен)

2024 Автор: Jason Gerald | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-15 08:18

Химиялық реакцияда материяны құруға да, жоюға да болмайды, сондықтан реакция өнімдері реакциядағы әрекеттесуші заттардың санына тең болуы керек. Стехиометрия - бұл реакцияға қатысатын заттар мен олардың құрамындағы өнімдердің массасын есептеуді қамтитын сандық қатынасты зерттейтін ғылым. Стехиометрия - бұл математика мен химияның комбинациясы, және реакция кезінде зат ешқашан ұлғаяды немесе азаймайды деген бір қарапайым принципке сүйене отырып қолданылады. Кез келген химия мәселесін шешудің бірінші қадамы - теңдеулерді теңестіру.

Қадам

4 -тің 1 -бөлігі: Химиялық теңдеулерді теңестіру

Қадам 1. Теңдеудің екі жағындағы әр қосылысты құрайтын атомдардың санын жазыңыз

Химиялық теңдеулер реакциядағы әрбір элементтің атомдарын анықтауға көмектеседі. Химиялық реакция кезінде материяны құруға да, жоюға да болмайды, сондықтан теңдеудің екі жағындағы құрамдас атомдардың саны (және түрлері) дәл сәйкес келмесе, теңдеу тең емес деп аталады.

Егер сізде бар болса, атом санын коэффициентке немесе сызықтың астындағы санға көбейтуді ұмытпаңыз.
Мысалы, Х₂СО₄ + Fe - Fe₂(СО₄)₃ + H₂
Теңдеудің сол жағында (реактивтер) 2 H, 1 S, 4 O және 1 Fe бар.
Теңдеудің оң (көбейтінді) жағында 2 H, 3 S, 12 O және 2 Fe бар.

Қадам 2. Теңдеудің екі жағын теңестіру үшін оттегі мен сутектен басқа элементтердің алдына коэффициенттерді қосыңыз

Теңдеудің екі жағындағы атомдар санын теңестіру үшін оттегі мен сутектен басқа элементтердің ең кіші ортақ еселігін табыңыз.

Мысалы, 2 мен 1 арасындағы ең кіші ортақ еселік (LCM) Fe үшін 2 болады. Сонымен, оны теңестіру үшін сол жақтағы Fe элементінің алдына 2 санын қосыңыз.
3 -тен 1 -ге дейінгі LCM - S элементі үшін 3 -ге тең. Сонымен, H қосылысының алдына 3 санын қосыңыз₂СО₄ теңдеудің оң және сол жақтарын теңестіру.
Бұл кезеңде жоғарыдағы мысалдың теңдеуі болады: 3 H₂СО₄ + 2 Fe - Fe₂(СО₄)₃ + H₂

3 -қадам. Сутегі мен оттегі атомдарын теңестіріңіз

Сутегі мен оттегі атомдарының саны соңғы рет теңестіріледі, себебі олар әдетте теңдеудің екі жағындағы бірнеше молекулаларда болады. Бұл теңдеудің тепе -теңдік қадамында сіз молекулалардың алдына коэффициенттерді қосқаннан кейін атомдарды қайта есептеуді ұмытпаңыз.

Мұндағы мысалда Н қосындысының алдына 3 санын қосамыз₂СО₄, сондықтан қазір сол жағында 6 сутегі атомы бар, бірақ теңдеудің оң жағында тек 2 сутегі атомы бар. Бізде қазір сол жақта 12 оттегі атомы және оң жақта 12 оттегі атомы бар, сондықтан оттегі атомдары эквивалентті.
Біз сутегінің атомдарын H алдында 3 санын қосу арқылы теңестіре аламыз₂.
Тепе -теңдіктен кейінгі соңғы теңдеу 3 сағ₂СО₄ + 2 Fe - Fe₂(СО₄)₃ + 3 сағат₂.

Қадам 4. Теңдеудің екі жағындағы атомдарды санап, олардың бірдей екеніне көз жеткізіңіз

Аяқтағаннан кейін, қайта есептеңіз және теңдікті екі рет тексеріңіз - бұл дұрыс қадам. Сіз мұны теңдеудің екі жағындағы барлық атомдарды қосу және олардың бірдей екеніне көз жеткізу арқылы жасай аласыз.

Біздің теңдеудің теңдігін тағы да тексеріңіз, 3 H₂СО₄ + 2 Fe - Fe₂(СО₄)₃ + 3 сағат₂.
Жебенің сол жағында 6 H, 3 S, 12 O және 2 Fe орналасқан.
Жебенің оң жағында 2 Fe, 3 S, 12 O және 6 H орналасқан.
Оң және сол жақтардағы атомдар саны бірдей, сондықтан бұл теңдеу қазірдің өзінде баламалы.

4 -тің 2 -бөлігі: Грамм мен мольді түрлендіру

Қадам 1. Берілген қосылыстың массасының молярлық массасын граммен есептеңіз

Молярлық масса - бұл қосылыстың бір моліндегі грамм (г) саны. Бұл қондырғы грам мен мольды қосылыстың оңай түрлендіруге мүмкіндік береді. Молярлық массаны есептеу үшін қосылыста қанша элементтің молекуласы бар екенін, сонымен қатар қосылыстағы әрбір элементтің атомдық массасын білу қажет.

Қосылыстағы әр элементтің атомдарының санын табыңыз. Мысалы, глюкоза - С₆H₁₂O₆және 6 көміртек атомынан, 12 сутегі атомынан және 6 оттегі атомынан тұрады.
Әр атомның моль (г/моль) грамм массасын анықтаңыз. Глюкозаны құрайтын элементтердің атомдық массалары: көміртегі, 12.0107 г/моль; сутегі, 1,007 г/моль; және оттегі, 15,9994 г/моль.
Әр атомның массасын қосылыстағы атомдар санына көбейту. Көміртек: 12.0107 х 6 = 72.0642 г/моль; сутегі: 1,007 x 12 = 12,084 г/моль; оттегі: 15.9994 x 6 = 95.9964 г/моль.
Жоғарыдағы барлық өнімдердің қосындысы қосылыстың молярлық массасы. 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 г/моль. Немесе басқаша айтқанда, бір глюкоза молекуласының массасы 180,14 грамм.

Қадам 2. Молярлық массаның көмегімен қосылыстың массасын мольге айналдырыңыз

Молярлық массаны конверсия коэффициенті ретінде қолдануға болады, сондықтан сіз берілген грамм үлгісіндегі моль санын есептей аласыз. Белгілі массаны (g) молярлық массаға (г/моль) бөліңіз. Есептеулерді тексерудің қарапайым әдісі - бұл қондырғылардың бір -бірінен бас тартатындығына көз жеткізу және тек мольдерді қалдыру.

Мысалы: 8,2 грамм хлорлы сутекте (HCl) қанша моль бар?
H атомдық массасы - 1.0007 және Cl - 35.453, сондықтан жоғарыдағы қосылыстың молярлық массасы 1.007 + 35.453 = 36.46 г/моль.
Грамның санын молярлық массасына бөлгенде 8,2 г / (36,46 г / моль) = 0,255 моль HCl шығады.

Қадам 3. Реагенттер арасындағы молярлық қатынасты анықтаңыз

Реакция нәтижесінде түзілетін өнім мөлшерін анықтау үшін молярлық қатынасты анықтау керек. Молярлық қатынас - бұл бір -бірімен әрекеттесетін қосылыстардың қатынасы және эквивалентті реакциядағы қосылыстардың коэффициенттерімен көрсетіледі.

Мысалы, KClO молярлық қатынасы қандай₃ О -мен₂ 2 KClO реакциясында₃ - 2 KCl + 3 O₂.
Ең алдымен, жоғарыдағы теңдеулердің баламалы екеніне көз жеткізіңіз. Бұл қадамды ешқашан ұмытпаңыз, әйтпесе алынған молярлық қатынас қате болады. Бұл мысалда теңдеудің екі жағындағы әр элементтің мөлшері тең, сондықтан реакция теңдестірілген.
KClO арасындағы қатынас₃ О -мен₂ 2/3 құрайды. Кез келген санды жоғарыда және төменде қоюға болады, егер ол мәселе бойынша тиісті қосылысты білдірсе.

Қадам 4. Крестті молярлық қатынасқа көбейтіп, басқа әрекеттесуші заттың моль санын табыңыз

Реакция кезінде өндірілетін немесе қажет қосылыстың моль санын есептеу үшін молярлық қатынасты қолдануға болады. Химиялық есептер әдетте белгілі бір әрекеттесуші заттың массасынан (граммынан) реакция кезінде қажет немесе өндірілген моль санын анықтауды сұрайды.

Мысалы, реакция теңдеуінде N₂ + 3 сағат₂ - 2 NH₃ NH қанша моль₃ нәтижесінде 3,00 грамм Н.₂ ол Х -мен әрекеттеседі₂ жеткілікті мөлшерде?
Бұл мысалда Х₂ жеткілікті мөлшерде қол жетімді және мәселені шешу үшін оларды санаудың қажеті жоқ.
Алдымен N бірлік өлшемдерін өзгертіңіз₂ моль болу. Азоттың атомдық массасы 14.0067 г/моль, сондықтан молярлық массасы N₂ 28.0134 г/моль құрайды. Массалық және молярлық массаның бөлінуі 3,00 г/28,0134 г/моль = 0,107 моль береді.
Есептегі қатынасты есептеңіз: NH₃: Н.₂ = x/0, 107 моль.
Бұл қатынасты NH молярлық қатынасына көбейтіңіз₃ бірге Н.₂: 2: 1 x/0, 107 моль = 2/1 = (2 x 0, 107) = 1x = 0.214 моль.

Қадам 5. Бұл моль санын қосылыстың молярлық массасын қолдана отырып, қайтадан массаға айналдырыңыз

Сіз қайтадан молярлық массаны қолданасыз, бірақ енді молярлық массаны моль санын граммға қайтару үшін мультипликатор ретінде қажет. Қосылыстың дұрыс молярлық массасын қолдануды ұмытпаңыз.

NH молярлық массасы₃ 17,028 г/моль құрайды. Сонымен, 0,214 моль x (17,028 грамм/моль) = 3,647 грамм NH₃.

4 -тің 3 -бөлігі: Газ бен моль литрін түрлендіру

Қадам 1. Реакция стандартты қысым мен температурада (STP) жүріп жатқанын біліңіз

STP - 1 моль идеал газдың 22,414 литр (л) көлемін толтыруға мүмкіндік беретін шарттар жиынтығы. Стандартты температура - 273, 15 Келвин (К) және стандартты қысым - 1 атмосфера (атм).

Әдетте, есептерде реакция 1 атм мен 273 К -те немесе STP -де жүретіні айтылады

Қадам 2. Газ литрінің санын моль газға айналдыру үшін 22414 л/моль түрлендіру коэффициентін қолданыңыз

Егер реакция STP жағдайында жүрсе, белгілі газ көлеміндегі моль санын есептеу үшін 22.414 л/моль қолдануға болады. Газ көлемін (l) осы конверсия коэффициентіне бөліп, моль санын табыңыз.

Мысалы, 3,2 литр Н.₂ мольге газ: 3,2 л/22, 414 л/моль = 0,143 моль.

Қадам 3. Егер STP жағдайында болмаса, газ литрін түрлендіру үшін идеалды газ заңын қолданыңыз

Егер есептегі реакция STP жағдайында жүрмесе, реакциядағы моль санын есептеу үшін PV = nRT идеал газ заңын қолдану керек. Р-атмосфералық бірліктердегі қысым, V-литрдегі көлем, n-моль саны, R-газ заңының тұрақтысы, 0,0821 л-атм/моль градус, ал Т-температура Кельвин.

Бұл теңдеуді мольдерді есептеу үшін қайта реттеуге болады: n = RT/PV.
Газ константасының бірліктері барлық басқа бірлік айнымалыларды жоюға арналған.
Мысалы, 2,4 литр О -да моль санын анықтаңыз₂ 300 К және 1,5 атм. Айнымалыларды теңдеуге қосқанда, біз мынаны аламыз: n = (0.0821 x 300)/(1, 5 x 2) = 24, 63/3, 6 = 6, 842 моль O₂.

4 -ші бөлімнің 4 -ші бөлімі: Сұйықтық пен моль литрін түрлендіру

Қадам 1. Сұйықтың тығыздығын есептеңіз

Кейде химиялық теңдеулер сізге сұйық реактивтің көлемін береді және реакцияға қажетті грамм немесе моль санын есептеуді сұрайды. Сұйықтың көлемін грамға түрлендіру үшін сұйықтықтың тығыздығы қажет. Тығыздық масса/көлем бірлігінде көрсетіледі.

Егер мәселеде тығыздық белгісіз болса, оны оқулықтан немесе интернеттен іздеуге тура келуі мүмкін

Қадам 2. Дыбысты миллилитрге (мл) түрлендіріңіз

Сұйықтың көлемін массаға (г) түрлендіру үшін оның тығыздығын қолдану керек. Тығыздық миллилитрге (г/мл) грамммен көрсетіледі, сондықтан оны есептеу үшін сұйықтықтың көлемі де миллилитрмен көрсетілуі керек.

Белгілі көлемді біліңіз. Мысалы, есепте Н -ның көлемі белгілі екенін айтайық₂О - 1 литр. Оны мл -ге айналдыру үшін оны 1000 -ға көбейту керек, себебі 1 литр суда 1000 мл бар.

Қадам 3. Көлемді тығыздыққа көбейтіңіз

Көлемді (мл) оның тығыздығына (г/мл) көбейткенде мл бірліктері жоғалады, ал қалған қоспаның грамм саны болып қалады.

Мысалы, тығыздық H₂О - 18.0134 г/мл. Егер химиялық теңдеуде 500 мл Н бар десе₂О, қосылыстағы грамм саны 500 мл х 18.0134 г/мл немесе 9006, 7 г.

Қадам 4. Әрекеттесуші заттардың молярлық массасын есептеңіз

Молярлық масса - бұл қосылыстың бір моліндегі грамм (г) саны. Бұл бірлік қосылыстағы грамм мен моль бірліктерін өзгертуге мүмкіндік береді. Молярлық массаны есептеу үшін қосылыста қанша элементтің молекуласы бар екенін, сонымен қатар қосылыстағы әрбір элементтің атомдық массасын анықтау керек.

Қосылыстағы әрбір элементтің атомдарының санын анықтаңыз. Мысалы, глюкоза - С₆H₁₂O₆және 6 көміртек атомынан, 12 сутегі атомынан және 6 оттегі атомынан тұрады.
Әр атомның моль (г/моль) грамм массасын анықтаңыз. Глюкозадағы элементтердің атомдық массалары: көміртегі, 12.0107 г/моль; сутегі, 1,007 г/моль; және оттегі, 15,9994 г/моль.
Әр элементтің атомдық массасын қосылыстағы атомдар санына көбейту. Көміртек: 12.0107 х 6 = 72.0642 г/моль; сутегі: 1,007 x 12 = 12,084 г/моль; оттегі: 15.9994 x 6 = 95.9964 г/моль.
72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 г/моль болатын қосылыстың молярлық массасын алу үшін жоғарыдағы көбейту нәтижелерін қосыңыз. Сонымен, бір моль глюкозаның массасы 180,14 граммды құрайды.

Қадам 5. Молярлық массаны қолдана отырып, қосылыстың грамм санын мольге айналдырыңыз

Молярлық массаны түрлендіру коэффициенті ретінде қолдана отырып, сіз берілген грамм үлгісіндегі мольдердің санын есептей аласыз. Белгілі қосылыстың грамм (g) санын молярлық массаға (г/моль) бөліңіз. Есептеулерді тексерудің қарапайым әдісі - бұл қондырғылардың бір -бірінен бас тартатындығына көз жеткізу және тек мольдерді қалдыру.

Мысалы: 8,2 грамм хлорлы сутекте (HCl) қанша моль бар?
H атомдық массасы - 1.0007 және Cl - 35.453, сондықтан қосылыстың молярлық массасы 1.007 + 35.453 = 36.46 г/моль.
Грамның санын молярлық массаға бөлгенде 8,2 г/(36,46 г/моль) = 0,255 моль HCl шығады.