Как се прави стехиометрия (със снимки)

Как се прави стехиометрия (със снимки)
Как се прави стехиометрия (със снимки)

Съдържание:

Anonim

При химична реакция веществото не може нито да се създаде, нито да се унищожи, така че продуктите от реакцията трябва да са равни на броя на реагентите в реакцията. Стехиометрията е изследване на количествената връзка на елементите в реакция, която включва изчисляване на масата на реагентите и продуктите в тях. Стехиометрията е комбинация от математика и химия и се прилага въз основа на един прост принцип по -горе, че материята никога не се увеличава или намалява при реакция. Първата стъпка към решаването на всеки химичен проблем е да се балансират уравненията.

Стъпка

Част 1 от 4: Балансиране на химични уравнения

Направете стехиометрия Стъпка 1
Направете стехиометрия Стъпка 1

Стъпка 1. Запишете броя на атомите, които съставляват всяко съединение от двете страни на уравнението

Химическите уравнения могат да ви помогнат да идентифицирате атомите на всеки елемент в реакцията. При химическа реакция материята не може нито да се създаде, нито да се унищожи, затова се казва, че уравнението е неравно, ако броят (и типовете) на съставните атоми от двете страни на уравнението не са абсолютно еднакви.

  • Не забравяйте да умножите броя на атомите по коефициента или числото под линията, ако имате такъв.
  • Например, H2ТАКА4 + Fe - Fe2(ТАКА4)3 + H2
  • От лявата страна (реагентите) на уравнението има 2 H, 1 S, 4 O и 1 Fe.
  • От дясната страна (продукт) на уравнението има 2 H, 3 S, 12 O и 2 Fe.
Направете стехиометрия Стъпка 2
Направете стехиометрия Стъпка 2

Стъпка 2. Добавете коефициенти пред елементи, различни от кислород и водород, за да балансирате и двете страни на уравнението

Намерете най -малкото общо кратно на елементи, различни от кислород и водород, за да изравните броя на атомите от двете страни на уравнението.

  • Например, най -малкото общо кратно (LCM) между 2 и 1 е 2 за Fe. Така че, добавете числото 2 пред елемента Fe от лявата страна, за да го балансирате.
  • LCM между 3 и 1 е 3 за елемента S. И така, добавете числото 3 пред съединението Н2ТАКА4 за балансиране на дясната и лявата страна на уравнението.
  • На този етап уравнението на горния пример ще бъде: 3 H2ТАКА4 + 2 Fe - Fe2(ТАКА4)3 + H2
Направете стехиометрия Стъпка 3
Направете стехиометрия Стъпка 3

Стъпка 3. Балансирайте водородните и кислородните атоми

Броят на водородните и кислородните атоми е последно балансиран, тъй като те обикновено присъстват в няколко молекули от двете страни на уравнението. В стъпката на балансиране на това уравнение не забравяйте да преизчислите атомите, след като сте добавили коефициентите пред молекулите.

  • В примера тук добавяме числото 3 пред съединението Н2ТАКА4, така че сега има 6 водородни атома от лявата страна, но само 2 водородни атома от дясната страна на уравнението. В момента също имаме 12 кислородни атома от лявата страна и 12 кислородни атома от дясната страна, така че кислородните атоми са еквивалентни.
  • Можем да балансираме водородните атоми, като добавим числото 3 пред Н2.
  • Крайното уравнение след балансиране е 3 H2ТАКА4 + 2 Fe - Fe2(ТАКА4)3 + 3 Н2.
Направете стехиометрия Стъпка 4
Направете стехиометрия Стъпка 4

Стъпка 4. Пребройте атомите от двете страни на уравнението, за да се уверите, че са с еднакъв брой

След като приключите, преизчислете и проверете отново равенството е правилната стъпка. Можете да направите това, като добавите всички атоми от двете страни на уравнението и се уверите, че са еднакви.

  • Проверете отново равенството на нашето уравнение, 3 H2ТАКА4 + 2 Fe - Fe2(ТАКА4)3 + 3 Н2.
  • От лявата страна на стрелката са 6 H, 3 S, 12 O и 2 Fe.
  • От дясната страна на стрелката са 2 Fe, 3 S, 12 O и 6 H.
  • Броят на атомите от дясната и лявата страна е абсолютно еднакъв, така че това уравнение вече е еквивалентно.

Част 2 от 4: Конвертиране на грамове и мол

Направете стехиометрия Стъпка 5
Направете стехиометрия Стъпка 5

Стъпка 1. Изчислете моларната маса на масата на даденото съединение в грамове

Моларната маса е броят грамове (g) в един мол съединение. Тази единица ви позволява лесно да конвертирате грамове и молове на съединение. За да изчислите моларната маса, трябва да знаете колко молекули на елемента са в съединението, както и атомната маса на всеки елемент в съединението.

  • Намерете броя на атомите на всеки елемент в съединението. Например глюкозата е С6З12О6, и се състои от 6 въглеродни атома, 12 водородни атома и 6 кислородни атома.
  • Разберете атомната маса в грамове на мол (g/mol) на всеки атом. Атомните маси на елементите, съставляващи глюкозата са: въглерод, 12.0107 g/mol; водород, 1.007 g/mol; и кислород, 15,9994 g/mol.
  • Умножете масата на всеки атом по броя на атомите, присъстващи в съединението. Въглерод: 12.0107 x 6 = 72.0642 g/mol; водород: 1,007 x 12 = 12,084 g/mol; кислород: 15.9994 x 6 = 95.9964 g/mol.
  • Сумата от всички продукти по -горе е моларната маса на съединението. 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 g/mol. Или с други думи, масата на една молекула глюкоза е 180,14 грама.
Направете стехиометрия Стъпка 6
Направете стехиометрия Стъпка 6

Стъпка 2. Преобразувайте масата на съединението в молове, като използвате моларната маса

Моларната маса може да се използва като коефициент на преобразуване, така че можете да изчислите броя на молите в даден брой грамове проба. Разделете известната маса (g) на моларната маса (g/mol). Лесен начин да проверите изчисленията си е да се уверите, че мерните единици се отменят и оставят само бенките.

  • Например: колко бенки има в 8,2 грама хлороводород (HCl)?
  • Атомната маса на Н е 1.0007 и Cl е 35.453, така че моларната маса на горното съединение е 1.007 + 35.453 = 36.46 g/mol.
  • Разделянето на броя на грамовете на съединението върху неговата моларна маса дава: 8,2 g / (36,46 g / mol) = 0,225 mol HCl.
Направете стехиометрия Стъпка 7
Направете стехиометрия Стъпка 7

Стъпка 3. Определете моларното съотношение между реагентите

За да определите количеството продукт, произведен при реакция, трябва да определите моларното съотношение. Моларното съотношение е съотношението на съединенията, реагиращи помежду си, и се обозначава с коефициентите на съединенията в реакцията, които са били еквивалентни.

  • Например, какво е моларното съотношение на KClO3 с О2 в реакцията на 2 KClO3 - 2 KCl + 3 O.2.
  • Преди всичко се уверете, че горните уравнения са еквивалентни. Никога не забравяйте тази стъпка, в противен случай полученото моларно съотношение ще бъде погрешно. В този пример количествата на всеки елемент от двете страни на уравнението са равни, така че реакцията е балансирана.
  • Съотношението между KClO3 с О2 е 2/3. Можете да поставите произволно число отгоре и отдолу, стига да представлява подходящото съединение в целия проблем.
Направете стехиометрия Стъпка 8
Направете стехиометрия Стъпка 8

Стъпка 4. Умножете кръста по моларното съотношение, за да намерите броя молове на другия реагент

За да изчислите броя молове на съединение, произведено или необходимо в реакцията, можете да използвате моларното съотношение. Химическите проблеми обикновено ще ви помолят да определите броя на необходимите молове или произведени в реакция от масата (грама) на определен реагент.

  • Например в реакционното уравнение N2 + 3 Н2 - 2 NH3 колко мола NH3 което би се получило от 3,00 грама N2 който реагира с Н2 в достатъчно количество?
  • В този пример H.2 налични в достатъчни количества и не е нужно да ги броите, за да разрешите проблема.
  • Първо променете мерните единици на грамове N2 бъдете бенки. Атомната маса на азота е 14.0067 g/mol, така че моларната маса е N2 е 28,0134 g/mol. Разделянето между маса и моларна маса ще даде 3,00 g/28,0134 g/mol = 0,107 mol.
  • Изчислете съотношението в задачата: NH3: Н2 = x/0, 107 мола.
  • Кръстосано умножете това съотношение с моларното съотношение на NH3 с Н.2: 2: 1 x/0, 107 мола = 2/1 = (2 x 0, 107) = 1x = 0,214 мола.
Направете стехиометрия Стъпка 9
Направете стехиометрия Стъпка 9

Стъпка 5. Конвертирайте този брой молове обратно в маса, като използвате моларната маса на съединението

Ще използвате отново моларната маса, но сега моларната маса е необходима като умножител за връщане на броя на моловете до грамове. Не забравяйте да използвате правилната моларна маса на съединението.

Моларна маса NH3 е 17,028 g/mol. Така 0,214 мола х (17 028 грама/мол) = 3,647 грама NH3.

Част 3 от 4: Конвертиране на литри газ и мол

Направете стехиометрия Стъпка 10
Направете стехиометрия Стъпка 10

Стъпка 1. Разберете дали реакцията протича при стандартно налягане и температура (STP)

STP е набор от условия, които позволяват на 1 мол идеален газ да запълни обем от 22,414 литра (l). Стандартната температура е 273, 15 Kelvin (K), а стандартното налягане е 1 атмосфера (atm).

По принцип в проблемите ще бъде посочено, че реакцията протича при 1 атм и 273 К, или в STP

Направете стехиометрия Стъпка 11
Направете стехиометрия Стъпка 11

Стъпка 2. Използвайте коефициента на превръщане 22,414 l/mol, за да преобразувате броя литри газ в молове газ

Ако реакцията протича при условия на STP, можете да използвате 22,414 l/mol, за да изчислите броя на моловете в известен обем газ. Разделете обема на газ (l) на този коефициент на преобразуване, за да намерите броя молове.

Например, за да конвертирате 3,2 литра N2 газ към молове: 3,2 l/22, 414 l/mol = 0,143 mol.

Направете стехиометрия Стъпка 12
Направете стехиометрия Стъпка 12

Стъпка 3. Използвайте закона за идеалния газ, за да конвертирате литри газ, ако не е при условия STP

Ако реакцията в проблема не протича при условия на STP, трябва да използвате закона за идеалния газ PV = nRT, за да изчислите броя на моловете в реакцията. P е налягането в атмосферни единици, V е обемът в литри, n е броят молове, R е константата на газовия закон, 0.0821 l-atm/mol-градуси, а T е температурата в градуси по Келвин.

  • Това уравнение може да бъде пренаредено за изчисляване на молове, за да стане: n = RT/PV.
  • Единиците на газовата константа са проектирани да елиминират всички други променливи на единицата.
  • Например, определете броя на бенките в 2,4 литра О2 при 300 К и 1,5 атм. Включвайки променливите в уравнението, получаваме: n = (0.0821 x 300)/(1, 5 x 2) = 24, 63/3, 6 = 6, 842 мола O2.

Част 4 от 4: Преобразуване на литри течности и мол

Направете стехиометрия Стъпка 13
Направете стехиометрия Стъпка 13

Стъпка 1. Изчислете плътността на течността

Понякога химическите уравнения ви дават обема на течния реагент и ви молят да изчислите броя грамове или молове, необходими за реакцията. За да преобразувате обема на течността в грамове, се нуждаете от плътността на течността. Плътността се изразява в единици маса/обем.

Ако плътността е неизвестна в проблема, може да се наложи да я потърсите в учебник или в интернет

Направете стехиометрия Стъпка 14
Направете стехиометрия Стъпка 14

Стъпка 2. Преобразувайте обема в милилитри (ml)

За да преобразувате обема на течността в маса (g), трябва да използвате нейната плътност. Плътността се изразява в грамове на милилитър (g/ml), така че обемът на течността също трябва да бъде изразен в милилитри, за да се изчисли.

Разберете известния обем. Например, нека кажем в задачата, че обемът на H. е известен2O е 1 литър. За да го преобразувате в ml, просто трябва да го умножите по 1000, защото има 1000 ml в 1 литър вода.

Направете стехиометрия Стъпка 15
Направете стехиометрия Стъпка 15

Стъпка 3. Умножете обема по плътността

При умножаване на обема (ml) по неговата плътност (g/ml), единиците ml се губят и остава само броят на грамовете на съединението.

Например плътността Н2О е 18.0134 g/ml. Ако химичното уравнение казва, че има 500 ml H2О, броят на грамовете в съединението е 500 ml x 18.0134 g/ml или 9006, 7 g.

Направете стехиометрия Стъпка 16
Направете стехиометрия Стъпка 16

Стъпка 4. Изчислете моларната маса на реагентите

Моларната маса е броят грамове (g) в един мол съединение. Тази единица ви позволява да променяте единиците грамове и молове в съединение. За да изчислите моларната маса, трябва да определите колко молекули на елемента са в съединението, както и атомната маса на всеки елемент в съединението.

  • Определете броя на атомите на всеки елемент в съединението. Например глюкозата е С6З12О6, и се състои от 6 въглеродни атома, 12 водородни атома и 6 кислородни атома.
  • Разберете атомната маса в грамове на мол (g/mol) на всеки атом. Атомните маси на елементите в глюкозата са: въглерод, 12.0107 g/mol; водород, 1.007 g/mol; и кислород, 15,9994 g/mol.
  • Умножете атомната маса на всеки елемент по броя на атомите, присъстващи в съединението. Въглерод: 12.0107 x 6 = 72.0642 g/mol; водород: 1,007 x 12 = 12,084 g/mol; кислород: 15.9994 x 6 = 95.9964 g/mol.
  • Добавете резултатите от умножението по -горе, за да получите моларната маса на съединението, която е 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 g/mol. И така, масата на един мол глюкоза е 180,14 грама.
Направете стехиометрия Стъпка 17
Направете стехиометрия Стъпка 17

Стъпка 5. Преобразувайте броя грамове на съединение в молове, използвайки моларната маса

Използвайки моларната маса като коефициент на конверсия, можете да изчислите броя на моловете, присъстващи в даден брой грамове проба. Разделете броя грамове (g) на известното съединение с моларната маса (g/mol). Лесен начин да проверите изчисленията си е да се уверите, че мерните единици се отменят и оставят само бенките.

  • Например: колко бенки има в 8,2 грама хлороводород (HCl)?
  • Атомната маса на Н е 1.0007 и Cl е 35.453, така че моларната маса на съединението е 1.007 + 35.453 = 36.46 g/mol.
  • Разделянето на броя грамове на съединението на моларната маса дава: 8.2 g/(36.46 g/mol) = 0.225 mol HCl.

Препоръчано: