STECHIOMETRICKÉ VÝPOČTY: RIEŠENÉ ETAPY A CVIČENIA - CHÉMIA - 2026

Tieto stechiometrické výpočty sú tie, ktoré sú vyrobené na základe pomerov hmotnosťou prvkov alebo zlúčenín, ktoré sa zúčastňujú chemické reakcie.

Prvým krokom na ich uskutočnenie je vyváženie požadovanej chemickej reakcie. Podobne musia byť známe správne vzorce zlúčenín zahrnutých do chemického procesu.

Zdroj: Pixabay

Stechiometrické výpočty sú založené na uplatňovaní súboru zákonov, medzi ktoré patria: zákon zachovania hmotnosti; zákon určitých rozmerov alebo konštantného zloženia; a nakoniec zákon viacerých rozmerov.

Zákon zachovania hmotnosti uvádza, že pri chemickej reakcii je súčet hmotností reaktantov rovný súčtu hmotností produktov. Pri chemickej reakcii zostáva celková hmotnosť konštantná.

Zákon určitých pomerov alebo konštantného zloženia stanovuje, že rôzne vzorky akejkoľvek čistej zlúčeniny majú rovnaké prvky v rovnakých hmotnostných pomeroch. Napríklad čistá voda je rovnaká bez ohľadu na jej zdroj alebo na akom kontinente (alebo planéte) pochádza.

A tretí zákon, zákon viacerých podielov, naznačuje, že keď dva prvky A a B tvoria viac ako jednu zlúčeninu, podiel hmotnosti prvku B, ktorý sa kombinuje s danou hmotnosťou prvku A, v každej zo zlúčenín , možno vyjadriť ako malé celé čísla. To znamená, že pre A _n B _m n a m sú celé čísla.

Čo sú to stechiometrické výpočty a ich fázy?

Sú to výpočty určené na riešenie rôznych otázok, ktoré môžu vzniknúť pri štúdiu chemickej reakcie. Preto musíte poznať chemické procesy a zákony, ktorými sa riadia.

Použitím stechiometrického výpočtu je možné získať napríklad z hmotnosti jedného reaktantu, neznámeho množstva iného reaktantu. Môžete tiež poznať percentuálne zloženie chemických prvkov prítomných v zlúčenine az nej získať empirický vzorec zlúčeniny.

V dôsledku toho znalosť empirického alebo minimálneho vzorca zlúčeniny umožňuje stanovenie jej molekulárneho vzorca.

Stechiometrický výpočet navyše umožňuje zistiť pri chemickej reakcii, ktorá je obmedzujúcim činidlom, alebo ak existuje nadbytočné činidlo, ako aj jeho hmotnosť.

etapy

Fázy budú závisieť od typu problému, ako aj od jeho zložitosti.

Dve bežné situácie sú:

- Dva prvky reagujú na vytvorenie zlúčeniny a je známa iba hmota jedného z reagujúcich prvkov.

-Chceme poznať neznáme množstvo druhého prvku, ako aj hmotnosť zlúčeniny, ktorá je výsledkom reakcie.

Vo všeobecnosti by sa pri riešení týchto cvičení malo postupovať podľa nasledujúceho stupňa:

-Vytvorte rovnicu chemickej reakcie.

- Vyrovnajte rovnicu.

- Tretím stupňom je použitie atómových hmotností prvkov a stechiometrických koeficientov na získanie podielu hmotností reagujúcich prvkov.

-Potom, keď sa použije zákon definovaných pomerov, hneď ako je známa hmotnosť reagujúceho prvku a pomer, s ktorým reaguje s druhým prvkom, poznajúc hmotnosť druhého prvku.

- V piatom a poslednom stupni, ak sú známe hmotnosti reakčných prvkov, ich súčet nám umožňuje vypočítať hmotnosť zlúčeniny vytvorenej v reakcii. V tomto prípade sa táto informácia získa na základe zákona o zachovaní hmotnosti.

Riešené cvičenia

- Cvičenie 1

Čo je zvyšné činidlo, keď 15 g Mg reaguje s 15 g S za vzniku MgS? A koľko gramov MgS sa pri reakcii vyrobí?

dáta:

- hmotnosť Mg a S = 15 g

- atómová hmotnosť Mg = 24,3 g / mol.

- atómová hmotnosť S = 32,06 g / mol.

Krok 1: reakčná rovnica

Mg + S => MgS (už vyvážené)

Krok 2: Stanovte pomer, v ktorom sa Mg a S kombinujú za vzniku MgS

Kvôli jednoduchosti môže byť atómová hmotnosť Mg zaokrúhlená na 24 g / mol a atómová hmotnosť S až 32 g / mol. Takže pomer, v ktorom sú S a Mg kombinované, bude 32:24, deliac 2 termíny 8, pomer sa zníži na 4: 3.

Recipročne, pomer, v ktorom sa Mg kombinuje so S, sa rovná 3: 4 (Mg / S)

Krok 3: diskusia a výpočet nadbytku reaktantu a jeho hmotnosti

Hmotnosť Mg a S je pre obidve 15 g, ale pomer, v ktorom reagujú Mg a S, je 3: 4 a nie 1: 1. Potom je možné odvodiť, že nadbytok reaktantu je Mg, pretože sa nachádza v nižšom pomere vzhľadom na S.

Tento záver sa môže testovať vypočítaním hmotnosti Mg, ktorý reaguje s 15 g S.

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

11,25 g Mg

Prebytok Mg = 15 g - 11,25 g

3,75 g.

Krok 4: Hmota MgS vytvorená pri reakcii na základe zákona o zachovaní hmoty

Hmotnosť MgS = hmotnosť Mg + hmotnosť S

11,25 g + 15 g.

26, 25 g

Cvičenie na vzdelávacie účely by sa mohlo uskutočniť takto:

Vypočítajte gramy S, ktoré reagujú s 15 g Mg, v tomto prípade s použitím pomeru 4: 3.

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

20 g

Ak by to bola situácia uvedená v tomto prípade, bolo by zrejmé, že 15 g S nebude stačiť na úplnú reakciu s 15 g Mg, bez 5 g. To potvrdzuje, že nadbytok činidla je Mg a S je limitujúcim činidlom pri tvorbe MgS, keď oba reaktívne prvky majú rovnakú hmotnosť.

- Cvičenie 2

Vypočítajte hmotnosť chloridu sodného a nečistôt v 52 g NaCl s percentuálnou čistotou 97,5%.

dáta:

- vzorková hmotnosť: 52 g NaCl

- Čisté percento = 97,5%.

Krok 1: Vypočítajte čistú hmotnosť NaCl

Hmotnosť NaCl = 52 gx 97,5% / 100%

50,7 g

Krok 2: výpočet hmotnosti nečistôt

% nečistôt = 100% - 97,5%

2,5%

Hmotnosť nečistôt = 52 g x 2,5% / 100%

1,3 g

Z 52 g soli je preto 50,7 g čistých kryštálov NaCl a 1,3 g nečistôt (ako sú iné ióny alebo organické látky).

- Cvičenie 3

Aká hmotnosť kyslíka (O) je v 40 g kyseliny dusičnej (HNO ₃ ), pretože vie, že jej molekulová hmotnosť je 63 g / mol a atómová hmotnosť O je 16 g / mol?

dáta:

Hmotnosť od HNO ₃ = 40 g

- atómová hmotnosť O = 16 g / mol.

- Molekulová hmotnosť HNO ₃

Krok 1: Vypočítajte počet mólov HNO

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

0,635 mol

Krok 2: Vypočítajte počet prítomných mólov O

Vzorec pre HNO _3, ukazuje, že existujú 3 molí kyslíka na každý mol HNO _3.

Molí O = 0,635 molí HNO ₃ X 3 mólami O / mol HNO ₃

1,905 mol O

Krok 3: Vypočítajte hmotnosť O prítomného v 40 g HNO

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

30,48 g

Inými slovami, z 40 g kyseliny dusičnej ₃ , 30,48 g sú dané výhradne k hmotnosti molí atómov kyslíka. Tento veľký podiel kyslíka je typický oxoaniontů alebo ich solí terciárnych (nano ₃ , napríklad).

- Cvičenie 4

Koľko gramov chloridu draselného (KCI) sú produkované pri 20 g chlorečnanu draselného (KClO ₃ ) rozkladanie ? S vedomím, že molekulová hmotnosť KCl je 74,6 g / mol a molekulová hmotnosť KClO ₃ je 122,6 g / mol

dáta:

Hmotnosť od KClO ₃ = 20 g

- Molekulová hmotnosť KCl = 74,6 g / mol

-Molecular hmotnosť KClO ₃ = 122,6 g / mol

Krok 1: reakčná rovnica

2KCL ₃ => 2KCL + 3O ₂

Krok 2: Vypočítajte hmotnosť KClO

g KClO ₃ = 2 mol x 122,6 g / mol

245,2 g

Krok 3: Vypočítajte hmotnosť KCl

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

149,2 g

Krok 4: Vypočítajte hmotnosť KCl vyprodukovaného rozkladom

245 g z KClO ₃ sú produkované rozkladu 149,2 g chloridu draselného. Potom sa tento pomer (stechiometrický koeficient) môže použiť na zistenie hmotnosti KCl, ktorá sa vyrába z 20 g KClO ₃ :

g KCI = 20 g KClO ₃ x 149 g chloridu draselného / 245,2 g KClO ₃

12,17 g

Všimnite si, že hmotnostný pomer O ₂ v KClO ₃ . Z 20 g KClO ₃ , niečo menej ako polovicu v dôsledku kyslíka, ktoré je súčasťou oxoanion chlorečnanu.

- Cvičenie 5

Nájsť percentuálne zastúpenie týchto látok: a) dopa, C ₉ H ₁₁ NO ₄ a b) vanilín, C ₈ H ₈ O ₃ .

a) Dopa

Krok 1: nájdite molekulovú hmotnosť dopa C

Za týmto účelom sa atómová hmotnosť prvkov prítomných v zlúčenine spočiatku násobí počtom mólov predstavovaných ich indexmi. Na zistenie molekulovej hmotnosti sa pridajú gramy prispievané rôznymi prvkami.

Uhlík (C): 12 g / mol x 9 mol = 108 g

Vodík (H): 1 g / mol x 11 mol = 11 g

Dusík (N): 14 g / mol x 1 mol = 14 g

Kyslík (O): 16 g / mol x 4 mol = 64 g

Molekulová hmotnosť Dopa = (108 g + 11 g + 14 g + 64 g)

197 g

Krok 2: Nájdite percentuálne zloženie prvkov prítomných v dopa

Na tento účel sa jeho molekulová hmotnosť (197 g) považuje za 100%.

% C = 108 g / 197 g x 100%

54.82%

% H = 11 g / 197 g x 100%

5,6%

% N = 14 g / 197 g x 100%

7,10%

% O = 64 g / 197 g

32,48%

b) Vanillin

Časť 1: výpočet molekulovej hmotnosti vanilínu C

Aby sa to dosiahlo, atómová hmotnosť každého prvku sa vynásobí počtom prítomných mólov, pričom sa pridá hmotnosť, ktorú prispeli rôzne prvky.

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

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

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

Molekulová hmotnosť = 96 g + 8 g + 48 g

152 g

Časť 2: Nájdite% rôznych prvkov vo vanilíne

Predpokladá sa, že jeho molekulová hmotnosť (152 g / mol) predstavuje 100%.

% C = 96 g / 152 g x 100%

63,15%

% H = 8 g / 152 g x 100%

5,26%

% O = 48 g / 152 g x 100%

31,58%

- Cvičenie 6

Hmotnostné percento alkoholu je nasledujúce: uhlík (C) 60%, vodík (H) 13% a kyslík (O) 27%. Získajte minimálny alebo empirický vzorec.

dáta:

Atómová hmotnosť: C 12 g / mol, Hg / mol a kyslík 16 g / mol.

Krok 1: výpočet počtu mólov prvkov prítomných v alkohole

Predpokladá sa, že hmotnosť alkoholu je 100 g. V dôsledku toho je hmotnosť C 60 g, hmotnosť H 13 g a hmotnosť kyslíka 27 g.

Výpočet počtu krtkov:

Počet mólov = hmotnosť prvku / atómová hmotnosť prvku

móly C = 60 g / (12 g / mol)

5 mólov

móly H = 13 g / (1 g / mol)

13 mólov

móly O = 27 g / (16 g / mol)

1,69 mol

Krok 2: získajte minimálny alebo empirický vzorec

Na tento účel nájdite pomer celých čísel medzi počtom krtkov. Slúži na získanie počtu atómov prvkov v minimálnom vzorci. Za týmto účelom sa móly rôznych prvkov v menšej miere delia počtom mólov prvku.

C = 5 mol / 1,69 mol

C = 2,96

H = 13 mólov / 1,69 mólov

H = 7,69

O = 1,69 mol / 1,69 mol

O = 1

Zaokrúhľovanie tieto údaje, je minimálna vzorec je: C ₃ H ₈ O. Tento vzorec zodpovedá propanolu, CH ₃ CH ₂ CH ₂ OH. Avšak, tento vzorec je tiež to, že zlúčeniny CH ₃ CH ₂ OCH ₃ , ethylmethylether.

Referencie

1. Dominguez Arias MJ (sf). Výpočty chemických reakcií. Získané z: uv.es
2. Výpočty s chemickými vzorcami a rovnicami. , Prevzaté z: 2.chemistry.msu.edu
3. Sparknotes. (2018). Stechiometrický výpočet. Získané z: sparknotes.com
4. Netorials pre ChemPages. (SF). Stechiometrický modul: Všeobecná stechiometria. Získané z: chem.wisc.edu
5. Flores, J. Química (2002) Editorial Santillana.
6. Whitten, Davis, Peck a Stanley. Chémia. (8. vydanie). CENGAGE Learning.