STÖKIOMETRISKA BERÄKNINGAR: STEG OCH ÖVNINGAR LÖST - KEMI - 2024

De stökiometriska beräkningarna är de som görs på basis av massförhållandena för de element eller föreningar som är involverade i en kemisk reaktion.

Det första steget att utföra dem är att balansera den kemiska reaktionen av intresse. På samma sätt måste de rätta formlerna för de föreningar som är involverade i den kemiska processen vara kända.

Källa: Pixabay

Stoiokiometriska beräkningar är baserade på tillämpningen av en uppsättning lagar, bland vilka är följande: Lagen om bevarande av massa; lagen med bestämda proportioner eller konstant sammansättning; och slutligen lagen med flera proportioner.

Lagen om bevarande av massa säger att summan av reaktanternas massor vid en kemisk reaktion är lika med summan av produkternas massor. Vid en kemisk reaktion förblir den totala massan konstant.

Lagen med bestämda proportioner eller konstant sammansättning anger att olika prover av någon ren förening har samma element i samma massproportioner. Till exempel är rent vatten detsamma oavsett vilken källa det är eller vilken kontinent (eller planet) det kommer från.

Och den tredje lagen, den med flera proportioner, indikerar att när två element A och B bildar mer än en förening, kommer andelen av massan för element B som kombineras med en given massa av element A, i var och en av föreningarna , kan uttryckas i termer av små heltal. Det vill säga, för A _n B _m n och m är heltal.

Vad är stökiometriska beräkningar och deras stadier?

Det är beräkningar som är utformade för att lösa de olika frågorna som kan uppstå när en kemisk reaktion studeras. För detta måste du ha kunskap om kemiska processer och de lagar som styr dem.

Med användning av stökiometrisk beräkning är det möjligt att exempelvis erhålla massan hos en reaktant, den okända massan hos en annan reaktant. Du kan också känna till den procentuella sammansättningen av de kemiska elementen som finns i en förening och från den, få den empiriska formeln för föreningen.

Följaktligen tillåter kunskap om den empiriska eller minimala formeln för en förening etablering av dess molekylformel.

Dessutom tillåter den stökiometriska beräkningen att veta i en kemisk reaktion som är det begränsande reagenset, eller om det finns ett överskottreagens, såväl som dess massa.

Stages

Stegen kommer att bero på typen av problem som ställs, liksom dess komplexitet.

Två vanliga situationer är:

-Två element reagerar för att skapa en förening och endast massan för ett av de reagerande elementen är känd.

-Vi vill veta den okända massan hos det andra elementet, liksom massan på föreningen som härrör från reaktionen.

Generellt sett bör följande steg för att lösa dessa övningar följas:

-Sätt upp ekvationen för den kemiska reaktionen.

-Balansera ekvationen.

-Det tredje steget är, genom att använda elementens atomvikter och de stökiometriska koefficienterna, för att erhålla andelen av de reagerande elementens massor.

-Då, genom att använda lagen med definierade proportioner, när massan för ett reagerande element är känt och andelen med vilket det reagerar med det andra elementet, känner till det andra elementets massa.

-Och det femte och sista steget, om massorna av reaktantelementen är kända, tillåter deras summa oss att beräkna massan på den förening som produceras i reaktionen. I detta fall erhålls denna information baserad på lagen om bevarande av massa.

Lösta övningar

-Övning 1

Vad är det återstående reagenset när 15 g Mg reageras med 15 g S för att bilda MgS? Och hur många gram MgS kommer att produceras i reaktionen?

Data:

- Mass av Mg och S = 15 g

-Atomvikt av Mg = 24,3 g / mol.

-Atomvikt av S = 32,06 g / mol.

Steg 1: reaktionsekvation

Mg + S => MgS (redan balanserad)

Steg 2: Bestäm det förhållande som Mg och S kombinerar för att producera MgS

För enkelhetens skull kan atomvikten av Mg rundas till 24 g / mol och atomvikten från S till 32 g / mol. Så förhållandet i vilket S och Mg kombineras blir 32:24, dividerar de två termerna med 8, reducerar förhållandet till 4: 3.

Ömsesidigt är förhållandet i vilket Mg kombineras med S lika med 3: 4 (Mg / S)

Steg 3: diskussion och beräkning av överskottet av reaktant och dess massa

Massan av Mg och S är 15 g för båda, men förhållandet i vilket Mg och S reagerar är 3: 4 och inte 1: 1. Sedan kan man dra slutsatsen att överskottet av reaktant är Mg, eftersom det finns i en lägre andel med avseende på S.

Denna slutsats kan testas genom att beräkna massan av Mg som reagerar med 15 g S.

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

11,25 g Mg

Massa med överskott av Mg = 15 g - 11,25 g

3,75 g

Steg 4: Massa av MgS bildas i reaktionen baserad på lagen om bevarande av massa

Massa av MgS = massa av Mg + massa av S

11,25 g + 15 g.

26, 25 g

En övning för utbildningsändamål kan göras enligt följande:

Beräkna gram S som reagerar med 15 g Mg, i detta fall använder du ett förhållande på 4: 3.

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

20 g

Om situationen var den som presenterades i detta fall kunde man se att 15 g S inte skulle vara tillräckligt för att reagera helt med 15 g Mg, saknar 5 g. Detta bekräftar att överskottet av reagens är Mg och S är det begränsande reagenset vid bildningen av MgS, när båda reaktiva elementen har samma massa.

-Övning 2

Beräkna massan av natriumklorid (NaCl) och föroreningar i 52 g NaCl med en procentuell renhet av 97,5%.

Data:

-Provmassa: 52 g NaCl

-Rent procent = 97,5%.

Steg 1: beräkna den rena massan av NaCl

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

50,7 g

Steg 2: beräkning av massan av föroreningar

% föroreningar = 100% - 97,5%

2,5%

Föroreningarnas massa = 52 gx 2,5% / 100%

1,3 g

Därför är av 50 g salt 50,7 g rena NaCl-kristaller och 1,3 g föroreningar (såsom andra joner eller organiskt material).

-Övning 3

Vilken mängd syre (O) finns det i 40 g salpetersyra (HNO ₃ ), medvetet om att dess molekylvikt är 63 g / mol och atomvikten för O är 16 g / mol?

Data:

-Mass av HNO ₃ = 40 g

-Atomvikt av O = 16 g / mol.

-Molekylvikt av HNO ₃

Steg 1: Beräkna antalet mol HNO

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

0,635 mol

Steg 2: beräkna antalet mol o närvarande

Formeln för HNO ₃ indikerar att det finns 3 mol O för varje mol HNO _3.

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

1,905 mol O

Steg 3: beräkna massan av O närvarande i 40 g HNO

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

30,48 g

Med andra ord, av 40 g HNO ₃ beror 30,48 g uteslutande på vikten av molema syreatomer. Denna stora andel syre är typiskt för oxoanjoner eller deras tertiära salter (NaNOs ₃ , till exempel).

-Övning 4

Hur många gram kaliumklorid (KCl) produceras när 20 g kaliumklorat (KClO ₃ ) sönderdelas ? Att veta att molekylvikten för KCl är 74,6 g / mol och molekylvikten för KClO ₃ är 122,6 g / mol

Data:

-Massa av KClO ₃ = 20 g

-Molekylvikt av KCl = 74,6 g / mol

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

Steg 1: reaktionsekvation

2KClO ₃ => 2KCl + 3O ₂

Steg 2: beräkna massan på KClO

g KClO ₃ = 2 mol x 122,6 g / mol

245,2 g

Steg 3: beräkna massan på KCl

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

149,2 g

Steg 4: beräkna massan av KCl producerad genom sönderdelning

245 g KClO ₃ framställs genom sönderdelning 149,2 g KCl. Sedan kan detta förhållande (stökiometrisk koefficient) användas för att hitta massan av KCl som produceras från 20 g KClO ₃ :

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

12,17 g

Note how är massförhållandet mellan O ₂ inom KClO ₃ . Av 20 g KClO ₃ beror knappt hälften på syre som är en del av oxoanionkloratet.

-Övning 5

Hitta den procentuella sammansättningen av följande ämnen: a) dopa, C ₉ H ₁₁ NO ₄ och b) Vanillin, C ₈ H ₈ O ₃ .

a) Dopa

Steg 1: hitta molekylvikten för dopa C

För att göra detta multipliceras initialt atomvikten för elementen som finns i föreningen med antalet mol representerade av deras underskrifter. För att hitta molekylvikten läggs de gram som de olika elementen bidrar med.

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

Väte (H): 1 g / mol x 11 mol = 11 g

Kväve (N): 14 g / mol x 1 mol = 14 g

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

Dopa-molekylvikt = (108 g + 11 g + 14 g + 64 g)

197 g

Steg 2: Hitta den procentuella sammansättningen av elementen som finns i dopa

För detta tas dess molekylvikt (197 g) till 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: beräkning av molekylvikten för vanillin C

För att göra detta multipliceras atomens vikt för varje element med antalet närvarande mol och lägger till massan som de olika elementen bidrar med

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

Molekylvikt = 96 g + 8 g + 48 g

152 g

Del 2: Hitta% av de olika elementen i vanillin

Dess molekylvikt (152 g / mol) antas representera 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%

-Övning 6

Den procentuella mängden alkohol sammansätts enligt följande: kol (C) 60%, väte (H) 13% och syre (O) 27%. Få din minsta formel eller empiriska formel.

Data:

Atomvikter: C 12 g / mol, H 1 g / mol och syre 16 g / mol.

Steg 1: beräkna antalet mol för de element som finns i alkohol

Alkoholens massa antas vara 100 g. Följaktligen är C-massan 60 g, H-massan är 13 g och syrgasmassan är 27 g.

Beräkning av antalet mol:

Antal mol = elementets massa / atomvikt

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

Steg 2: få minsta eller empiriska formel

För att göra detta, hitta förhållandet mellan heltal mellan antalet mol. Detta tjänar till att få antalet atomer för elementen i minsta formel. För detta ändamål delas molema i de olika elementen med antalet mol i elementet i mindre utsträckning.

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

Avrundning dessa siffror är minimi formeln: C ₃ H ₈ O. Denna formel motsvarar den hos propanol, CH ₃ CH ₂ CH ₂ OH. Emellertid är också denna formel som av föreningen CH ₃ CH ₂ OCH ₃ , etyl-metyleter.

referenser

1. Dominguez Arias MJ (sf). Beräkningar i kemiska reaktioner. Återställd från: uv.es
2. Beräkningar med kemiska formler och ekvationer. . Hämtad från 2.chemistry.msu.edu
3. Sparknotes. (2018). Stökiometrisk beräkning. Återställd från: sparknotes.com
4. ChemPages Netorials. (Sf). Stoichiometry Module: General Stoichiometry. Återställd från: chem.wisc.edu
5. Flores, J. Química (2002) Redaktör Santillana.
6. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kemi. (8: e upplagan). CENGAGE Learning.