STØKIOMETRISKE BEREGNINGER: TRINN OG ØVELSER LØST - KJEMI - 2026

De støkiometriske beregningene er de som blir gjort på grunnlag av masseforholdene til elementene eller forbindelsene som er involvert i en kjemisk reaksjon.

Det første trinnet for å utføre dem er å balansere den kjemiske reaksjonen av interesse. På samme måte må de riktige formlene for forbindelsene som er involvert i den kjemiske prosessen være kjent.

Kilde: Pixabay

Støkiometriske beregninger er basert på anvendelsen av et sett med lover, blant dem er følgende: Loven om bevaring av masse; loven om bestemte proporsjoner eller konstant sammensetning; og til slutt loven med flere proporsjoner.

Loven om bevaring av masse sier at summen av massene til reaktantene i en kjemisk reaksjon er lik summen av massene til produktene. I en kjemisk reaksjon forblir den totale massen konstant.

Loven om bestemte proporsjoner eller konstant sammensetning sier at forskjellige prøver av enhver ren forbindelse har de samme elementene i de samme masseproporsjonene. For eksempel er rent vann det samme uansett hva det er, eller hvilket kontinent (eller planet) det kommer fra.

Og den tredje loven, den med flere proporsjoner, indikerer at når to elementer A og B danner mer enn en forbindelse, vil andelen av massen til element B som kombineres med en gitt masse av element A, i hver av forbindelsene , kan uttrykkes i form av små hele tall. Det vil si for A _n B _m n og m er heltall.

Hva er støkiometriske beregninger og deres stadier?

De er beregninger designet for å løse de forskjellige spørsmålene som kan oppstå når en kjemisk reaksjon studeres. For dette må du ha kunnskap om kjemiske prosesser og lovene som styrer dem.

Ved bruk av støkiometrisk beregning er det mulig å oppnå for eksempel fra massen til en reaktant, den ukjente massen til en annen reaktant. Du kan også vite den prosentvise sammensetningen av de kjemiske elementene som er tilstede i en forbindelse, og få den empiriske formelen til forbindelsen.

Følgelig tillater kunnskap om den empiriske eller minimale formelen til en forbindelse etablering av dens molekylformel.

I tillegg tillater den støkiometriske beregningen å vite ved en kjemisk reaksjon som er det begrensende reagenset, eller om det er et overskuddsreagens, så vel som dens masse.

Stages

Stadiene vil avhenge av typen problem som stilles, samt kompleksiteten.

To vanlige situasjoner er:

-To elementer reagerer for å skape en forbindelse, og bare massen til et av de reagerende elementene er kjent.

-Vi vil vite den ukjente massen til det andre elementet, så vel som massen til forbindelsen som følge av reaksjonen.

Generelt sett, ved å løse disse øvelsene, skal følgende rekkefølge av trinn følges:

-Etablere ligningen for den kjemiske reaksjonen.

-Balansere ligningen.

-Det tredje trinn er, gjennom bruk av atomvektene til elementene og de støkiometriske koeffisientene, for å oppnå andelen av massene til de reagerende elementene.

Etterpå, ved å bruke loven med definerte proporsjoner, når massen til et reagerende element er kjent og hvor stor andel det reagerer med det andre elementet, og kjenner til det andre elementets masse.

-Og det femte og siste trinnet, hvis massene av reaktantelementene er kjent, lar summen oss beregne massen til forbindelsen produsert i reaksjonen. I dette tilfellet innhentes denne informasjonen basert på loven om bevaring av masse.

Løste øvelser

-Øvelse 1

Hva er det gjenværende reagenset når 15 g Mg blir reagert med 15 g S for å danne MgS? Og hvor mange gram MgS vil bli produsert i reaksjonen?

Data:

- Masse Mg og S = 15 g

-Atomvekt på Mg = 24,3 g / mol.

-Atomvekt på S = 32,06 g / mol.

Trinn 1: reaksjonsligning

Mg + S => MgS (allerede balansert)

Trinn 2: Finn forholdet som Mg og S kombineres for å produsere MgS

For enkelhets skyld kan atomvekten til Mg avrundes til 24 g / mol og atomvekten fra S til 32 g / mol. Så forholdet der S og Mg kombineres vil være 32:24, dele de to begrepene med 8, og forholdet reduseres til 4: 3.

Gjensidig er forholdet som Mg kombinerer med S lik 3: 4 (Mg / S)

Trinn 3: diskusjon og beregning av overflødig reaktant og dens masse

Massen til Mg og S er 15 g for begge, men forholdet der Mg og S reagerer er 3: 4 og ikke 1: 1. Deretter kan det trekkes at den overskytende reaktanten er Mg, siden den finnes i en lavere andel med hensyn til S.

Denne konklusjonen kan testes ved å beregne massen av Mg som reagerer med 15 g S.

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

11,25 g Mg

Masse overskytende Mg = 15 g - 11,25 g

3,75 g

Trinn 4: Masse MgS dannet i reaksjonen basert på loven om bevaring av masse

Masse MgS = masse Mg + masse S

11,25 g + 15 g.

26, 25 g

En øvelse for pedagogiske formål kan gjøres som følger:

Beregn gram S som reagerer med 15 g Mg, og bruk i dette tilfellet et forhold på 4: 3.

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

20 g

Hvis situasjonen var den som ble presentert i dette tilfellet, kunne det sees at 15 g S ikke ville være nok til å reagere fullt ut med 15 g Mg, uten 5 g. Dette bekrefter at det overskytende reagenset er Mg og S er det begrensende reagenset i dannelsen av MgS, når begge reaktive elementer har samme masse.

-Øvelse 2

Beregn massen av natriumklorid (NaCl) og urenheter i 52 g NaCl med en prosentvis renhet på 97,5%.

Data:

-Prøvemasse: 52 g NaCl

-Ren prosent = 97,5%.

Trinn 1: beregn den rene massen til NaCl

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

50,7 g

Trinn 2: beregning av masse urenheter

% urenheter = 100% - 97,5%

2,5%

Urenhetsmasse = 52 gx 2,5% / 100%

1,3 g

Derfor er 50,7 g av de 52 g salt rene NaCl-krystaller og 1,3 g urenheter (som andre ioner eller organisk materiale).

-Øvelse 3

Hvilken masse oksygen (O) er det i 40 g salpetersyre (HNO ₃ ), vel vitende om at molekylvekten er 63 g / mol, og at atomvekten til O er 16 g / mol?

Data:

-Masse av HNO ₃ = 40 g

-Atomvekt på O = 16 g / mol.

-Molekylvekt av HNO ₃

Trinn 1: Beregn antall mol HNO

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

0,635 mol

Trinn 2: beregne antall mol O til stede

Formelen for HNO ₃ indikerer at det er 3 mol O for hver mol HNO _3.

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

1,905 mol O

Trinn 3: beregn massen av O til stede i 40 g HNO

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

30,48 g

Med andre ord, av 40 g HNO ₃ skyldes 30,48 g utelukkende vekten til molene oksygenatomer. Denne store andelen oksygen er typisk for oksygen eller deres tertiære salter ( for eksempel NaNO ₃ ).

-Øvelse 4

Hvor mange gram kaliumklorid (KCl) produseres når 20 g kaliumklorat (KClO ₃ ) brytes ned ? Vel vitende om at molekylvekten til KCl er 74,6 g / mol og molekylvekten til KClO ₃ er 122,6 g / mol

Data:

-Masse KClO ₃ = 20 g

-Molekylvekt av KCl = 74,6 g / mol

-Molekylvekt av KClO ₃ = 122,6 g / mol

Trinn 1: reaksjonsligning

2KClO ₃ => 2KCl + 3O ₂

Trinn 2: beregne massen til KClO

g KClO ₃ = 2 mol x 122,6 g / mol

245,2 g

Trinn 3: beregne massen til KCl

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

149,2 g

Trinn 4: beregne massen av KCl produsert ved spaltning

245 g av KClO ₃ fremstilles ved dekomponering 149,2 g KCl. Da kan dette forholdet (støkiometrisk koeffisient) brukes til å finne massen av KCl som er produsert fra 20 g KClO ₃ :

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

12,17 g

Legg merke til hvordan er masseforholdet til O ₂ i KClO ₃ . Av 20 g KClO ₃ skyldes i underkant av halvparten oksygen som er en del av oxoanionkloratet.

-Øvelse 5

Finn prosentvis sammensetning av følgende stoffer: a) dopa, C ₉ H ₁₁ NO ₄ og b) Vanillin, C ₈ H ₈ O ₃ .

a) Dopa

Trinn 1: Finn molekylvekten til dopa C

For å gjøre dette multipliseres opprinnelig atomvekten til elementene som er tilstede i forbindelsen med antall mol representert av deres underskrifter. For å finne molekylvekten tilsettes gramene som de forskjellige elementene bidrar med.

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

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

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

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

Dopa molekylvekt = (108 g + 11 g + 14 g + 64 g)

197 g

Trinn 2: Finn den prosentvise sammensetningen av elementene som er tilstede i dopa

For dette tas molekylvekten (197 g) til 100%.

% 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) Vanillin

Del 1: beregning av molekylvekten til vanillin C

For å gjøre dette multipliseres atomvekten til hvert element med antall mol som er til stede, og legger til massen som er bidratt med de forskjellige elementene

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

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

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

Molekylvekt = 96 g + 8 g + 48 g

152 g

Del 2: Finn% av de forskjellige elementene i vanillin

Det antas at molekylvekten (152 g / mol) representerer 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%

-Øvelse 6

Prosentvis massesammensetning av en alkohol er som følger: karbon (C) 60%, hydrogen (H) 13% og oksygen (O) 27%. Få din minste formel eller empiriske formel.

Data:

Atomvekter: C 12 g / mol, H 1 g / mol og oksygen 16 g / mol.

Trinn 1: beregne antall mol av elementene som er til stede i alkohol

Alkoholens masse antas å være 100 g. Følgelig er massen av C 60 g, massen av H er 13 g, og massen av oksygen er 27 g.

Beregning av antall føflekker:

Antall mol = massen av elementets / atomvekten til elementet

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

5 mol

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

13 mol

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

1,69 mol

Trinn 2: få minimums- eller empiriformelen

For å gjøre dette, finn forholdet mellom hele tall mellom antall føflekker. Dette tjener til å oppnå antall atomer av elementene i minimumsformelen. For dette formålet er molene i de forskjellige elementene delt i antall mol av elementet i mindre grad.

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

Avrunding disse figurer er den minimale formelen: C ₃ H ₈ O. Denne formelen tilsvarer den i propanol, CH _3- CH _2- CH _2- OH. Imidlertid er denne formel også den av forbindelsen CH ₃ CH ₂ OCH ₃ , etylmetyleter.

referanser

1. Dominguez Arias MJ (sf). Beregninger i kjemiske reaksjoner. Gjenopprettet fra: uv.es
2. Beregninger med kjemiske formler og ligninger. . Hentet fra: 2.chemistry.msu.edu
3. Sparknotes. (2018). Støkiometrisk beregning. Gjenopprettet fra: sparknotes.com
4. ChemPages Netorials. (SF). Stoichiometry Module: General Stoichiometry. Gjenopprettet fra: chem.wisc.edu
5. Flores, J. Química (2002) Redaksjon Santillana.
6. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kjemi. (8. utg.). CENGAGE Læring.