Jak dělat stechiometrii (s obrázky)

2024 Autor: Jason Gerald | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-15 08:11

V chemické reakci nelze hmotu vytvořit ani zničit, takže produkty reakce se musí rovnat počtu reakčních složek v reakci. Stechiometrie je studium kvantitativního vztahu prvků v reakci, které zahrnuje výpočet hmotnosti reaktantů a produktů v nich. Stechiometrie je kombinací matematiky a chemie a je aplikována na základě jednoho jednoduchého principu výše, že hmota v reakci nikdy neroste ani neklesá. Prvním krokem k řešení jakéhokoli chemického problému je vyvážení rovnic.

Krok

Část 1 ze 4: Vyrovnávání chemických rovnic

Krok 1. Zapište počet atomů, které tvoří každou sloučeninu na obou stranách rovnice

Chemické rovnice vám mohou pomoci identifikovat atomy každého prvku v reakci. V chemické reakci nelze hmotu ani vytvořit, ani zničit, takže rovnice je prý nerovná, pokud počet (a typy) atomů složek na obou stranách rovnice nejsou úplně stejné.

• Nezapomeňte vynásobit počet atomů koeficientem nebo číslem pod čarou, pokud ho máte.
• Například H.₂TAK₄ + Fe - Fe₂(TAK₄)₃ + H₂
• Na levé straně (reaktanty) rovnice jsou 2 H, 1 S, 4 O a 1 Fe.
• Na pravé straně (součinu) rovnice jsou 2 H, 3 S, 12 O a 2 Fe.

Krok 2. Přidáním koeficientů před prvky jiné než kyslík a vodík vyrovnejte obě strany rovnice

Najděte nejméně společný násobek prvků jiných než kyslík a vodík, abyste vyrovnali počet atomů na obou stranách rovnice.

• Například nejmenší společný násobek (LCM) mezi 2 a 1 je 2 pro Fe. Abyste to vyrovnali, přidejte číslo 2 před prvek Fe na levé straně.
• LCM mezi 3 a 1 je 3 pro prvek S. Takže přidejte číslo 3 před sloučeninu H₂TAK₄ k vyvážení pravé a levé strany rovnice.
• V této fázi bude rovnice výše uvedeného příkladu: 3 H₂TAK₄ + 2 Fe - Fe₂(TAK₄)₃ + H₂

Krok 3. Vyrovnejte atomy vodíku a kyslíku

Počet atomů vodíku a kyslíku je naposledy vyvážený, protože jsou obecně přítomny v několika molekulách na obou stranách rovnice. V kroku vyvažování této rovnice nezapomeňte přepočítat atomy poté, co jste přidali koeficienty před molekuly.

• V tomto příkladu přidáme číslo 3 před sloučeninu H₂TAK₄"Takže nyní je na levé straně 6 atomů vodíku, ale pouze 2 atomy vodíku na pravé straně rovnice." V současné době také máme 12 atomů kyslíku na levé straně a 12 atomů kyslíku na pravé straně, takže atomy kyslíku jsou ekvivalentní.
• Atomy vodíku můžeme vyvážit přidáním čísla 3 před H₂.
• Konečná rovnice po vyvážení je 3 H₂TAK₄ + 2 Fe - Fe₂(TAK₄)₃ + 3 h₂.

Krok 4. Přepočítejte atomy na obou stranách rovnice, abyste se ujistili, že jsou stejné

Jakmile budete hotovi, přepočítat a znovu zkontrolovat rovnost je tím správným krokem. Můžete to udělat tak, že sečtete všechny atomy na obou stranách rovnice a ujistíte se, že jsou stejné.

• Znovu zkontrolujte rovnost naší rovnice, 3 H₂TAK₄ + 2 Fe - Fe₂(TAK₄)₃ + 3 h₂.
• Na levé straně šipky je 6 H, 3 S, 12 O a 2 Fe.
• Na pravé straně šipky jsou 2 Fe, 3 S, 12 O a 6 H.
• Počet atomů na pravé a levé straně je naprosto stejný, takže tato rovnice je již ekvivalentní.

Část 2 ze 4: Převod gramů a mol

Krok 1. Vypočítejte molární hmotnost hmotnosti dané sloučeniny v gramech

Molární hmotnost je počet gramů (g) v jednom molu sloučeniny. Tato jednotka vám umožňuje snadno převádět gramy a moly sloučeniny. Chcete -li vypočítat molární hmotnost, potřebujete vědět, kolik molekul prvku je ve sloučenině, stejně jako atomovou hmotnost každého prvku ve sloučenině.

• Najděte počet atomů každého prvku ve sloučenině. Například glukóza je C₆H₁₂Ó₆Skládá se ze 6 atomů uhlíku, 12 atomů vodíku a 6 atomů kyslíku.
• Zjistěte atomovou hmotnost každého atomu v gramech na mol (g/mol). Atomové hmotnosti prvků tvořících glukózu jsou: uhlík, 12,0107 g/mol; vodík, 1,007 g/mol; a kyslík, 15 9994 g/mol.
• Hmotnost každého atomu vynásobte počtem atomů přítomných ve sloučenině. Uhlík: 12,0107 x 6 = 72,0642 g/mol; vodík: 1,007 x 12 = 12 084 g/mol; kyslík: 15,9994 x 6 = 95,9964 g/mol.
• Součet všech výše uvedených produktů je molární hmotnost sloučeniny. 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 g/mol. Nebo jinými slovy, hmotnost jedné molekuly glukózy je 180,14 gramů.

Krok 2. Převeďte hmotnost sloučeniny na moly pomocí molární hmotnosti

Molární hmotnost může být použita jako převodní faktor, takže můžete vypočítat počet krtků v daném počtu gramů vzorku. Vydělte známou hmotnost (g) molární hmotností (g/mol). Snadný způsob, jak zkontrolovat své výpočty, je zajistit, aby se jednotky navzájem rušily a ponechaly pouze krtky.

• Například: kolik molů je v 8,2 gramu chlorovodíku (HCl)?
• Atomová hmotnost H je 1 0007 a Cl je 35,453, takže molární hmotnost výše uvedené sloučeniny je 1,007 + 35,453 = 36,46 g/mol.
• Vydělením počtu gramů sloučeniny její molární hmotností se získá: 8,2 g / (36,46 g / mol) = 0,225 mol HCl.

Krok 3. Určete molární poměr mezi reakčními složkami

Chcete -li určit množství produktu produkovaného v reakci, musíte určit molární poměr. Molární poměr je poměr sloučenin, které spolu reagují, a je indikován ekvivalentními koeficienty sloučenin v reakci.

• Jaký je například molární poměr KClO₃ s O₂ v reakci 2 KClO₃ - 2 KCl + 3 O₂.
• Nejprve se ujistěte, že výše uvedené rovnice jsou ekvivalentní. Nikdy na tento krok nezapomeňte, jinak bude získaný molární poměr chybný. V tomto případě jsou částky každého prvku na obou stranách rovnice stejné, takže reakce je vyvážená.
• Poměr mezi KClO₃ s O₂ je 2/3. Můžete vložit libovolné číslo nad i pod, pokud představuje příslušnou sloučeninu celého problému.

Krok 4. Vynásobením kříže molárním poměrem zjistíte počet molů druhého reaktantu

Pro výpočet počtu molů sloučeniny produkované nebo požadované při reakci můžete použít molární poměr. Chemické problémy vás obvykle požádají, abyste určili počet molů potřebných nebo vyrobených v reakci z hmotnosti (gramů) určitého reaktantu.

• Například v reakční rovnici N₂ + 3 h₂ - 2 NH₃ kolik molů NH₃ což by vyplynulo z 3,00 gramů N.₂ který reaguje s H₂ v dostatečném množství?
• V tomto případě H.₂ k dispozici v dostatečném množství a pro vyřešení problému je nemusíte počítat.
• Nejprve změňte jednotky gramů N.₂ být krtci. Atomová hmotnost dusíku je 14,0067 g/mol, takže molární hmotnost je N.₂ je 28,0134 g/mol. Rozdělení mezi hmotností a molární hmotností poskytne 3,00 g/28,0134 g/mol = 0,107 mol.
• Vypočítejte poměr v úloze: NH₃: N.₂ = x/0, 107 molů.
• Tento poměr vynásobte molárním poměrem NH₃ s N.₂: 2: 1 x/0, 107 molů = 2/1 = (2 x 0, 107) = 1x = 0,214 molů.

Krok 5. Převeďte tento počet molů zpět na hmotnost pomocí molární hmotnosti sloučeniny

Znovu použijete molární hmotnost, ale nyní je molární hmotnost potřebná jako multiplikátor pro vrácení počtu krtků na gramy. Ujistěte se, že používáte správnou molární hmotnost sloučeniny.

Molární hmotnost NH₃ je 17,028 g/mol. Takže 0,214 molů x (17 028 gramů/mol) = 3,647 gramů NH₃.

Část 3 ze 4: Převod litrů plynu a mol

Krok 1. Zjistěte, zda reakce probíhá za standardního tlaku a teploty (STP)

STP je soubor podmínek, které umožňují 1 mol ideálního plynu naplnit objem 22,414 litru (l). Standardní teplota je 273, 15 Kelvinů (K) a standardní tlak je 1 atmosféra (atm).

Obecně při problémech bude uvedeno, že reakce probíhá při 1 atm a 273 K, nebo v STP

Krok 2. Pomocí konverzního faktoru 22 414 l/mol převedete počet litrů plynu na moly plynu

Pokud reakce probíhá za podmínek STP, můžete pro výpočet počtu molů ve známém objemu plynu použít 22,414 l/mol. Rozdělte objem plynu (l) tímto konverzním faktorem, abyste zjistili počet krtků.

Například pro převod 3,2 litru N.₂ plyn na mol: 3,2 l/22, 414 l/mol = 0,143 mol.

Krok 3. Použijte zákon ideálního plynu k převodu litrů plynu, pokud ne za podmínek STP

Pokud reakce v problému neproběhne za podmínek STP, musíte pro výpočet počtu molů v reakci použít zákon ideálního plynu PV = nRT. P je tlak v atmosférických jednotkách, V je objem v litrech, n je počet molů, R je konstanta zákona o plynu, 0,0821 l-atm/mol-stupňů a T je teplota ve stupních Kelvina.

• Tuto rovnici lze uspořádat tak, aby vypočítala mol, a stala se tak: n = RT/PV.
• Jednotky plynové konstanty jsou navrženy tak, aby eliminovaly všechny ostatní jednotkové proměnné.
• Určete například počet krtků v 2,4 litru O₂ při 300 K a 1,5 atm. Po vložení proměnných do rovnice dostaneme: n = (0,0821 x 300)/(1, 5 x 2) = 24, 63/3, 6 = 6, 842 molů O₂.

Část 4 ze 4: Převod litrů kapalin a mol

Krok 1. Vypočítejte hustotu kapaliny

Chemické rovnice vám někdy poskytnou objem kapalného reakčního činidla a požádají vás, abyste spočítali počet gramů nebo molů potřebných pro reakci. Chcete -li převést objem kapaliny na gramy, potřebujete hustotu kapaliny. Hustota je vyjádřena v jednotkách hmotnosti/objemu.

Pokud je hustota v problému neznámá, budete ji muset vyhledat v učebnici nebo na internetu

Krok 2. Převeďte objem na mililitry (ml)

Chcete -li převést objem kapaliny na hmotnost (g), musíte použít její hustotu. Hustota je vyjádřena v gramech na mililitr (g/ml), takže pro její výpočet musí být vyjádřen také objem kapaliny v mililitrech.

Zjistěte známý objem. Řekněme například v problému, že je znám objem H₂O je 1 litr. Chcete -li jej převést na ml, stačí jej vynásobit 1000, protože v 1 litru vody je 1000 ml.

Krok 3. Vynásobte objem hustotou

Při vynásobení objemu (ml) jeho hustotou (g/ml) se jednotky ml ztratí a zbývá počet gramů sloučeniny.

Například hustota H₂O je 18,0134 g/ml. Pokud chemická rovnice říká, že existuje 500 ml H₂O, počet gramů ve sloučenině je 500 ml x 18,0134 g/ml nebo 9006, 7 g.

Krok 4. Vypočítejte molární hmotnost reaktantů

Molární hmotnost je počet gramů (g) v jednom molu sloučeniny. Tato jednotka vám umožňuje měnit jednotky gramů a molů ve sloučenině. Chcete -li vypočítat molární hmotnost, musíte určit, kolik molekul prvku je ve sloučenině, stejně jako atomovou hmotnost každého prvku ve sloučenině.

• Určete počet atomů každého prvku ve sloučenině. Například glukóza je C₆H₁₂Ó₆Skládá se ze 6 atomů uhlíku, 12 atomů vodíku a 6 atomů kyslíku.
• Zjistěte atomovou hmotnost každého atomu v gramech na mol (g/mol). Atomové hmotnosti prvků v glukóze jsou: uhlík, 12,0107 g/mol; vodík, 1,007 g/mol; a kyslík, 15 9994 g/mol.
• Vynásobte atomovou hmotnost každého prvku počtem atomů přítomných ve sloučenině. Uhlík: 12,0107 x 6 = 72,0642 g/mol; vodík: 1,007 x 12 = 12 084 g/mol; kyslík: 15,9994 x 6 = 95,9964 g/mol.
• Sečtením výsledků násobení výše získáte molární hmotnost sloučeniny, která je 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 g/mol. Hmotnost jednoho molu glukózy je 180,14 gramů.

Krok 5. Převeďte počet gramů sloučeniny na moly pomocí molární hmotnosti

Pomocí molární hmotnosti jako konverzního faktoru můžete vypočítat počet molů přítomných v daném počtu gramů vzorku. Vydělte počet gramů (g) známé sloučeniny molární hmotností (g/mol). Snadný způsob, jak zkontrolovat své výpočty, je zajistit, aby se jednotky navzájem rušily a nechaly jen krtky.

• Například: kolik molů je v 8,2 gramu chlorovodíku (HCl)?
• Atomová hmotnost H je 1 0007 a Cl je 35,453, takže molární hmotnost sloučeniny je 1,007 + 35,453 = 36,46 g/mol.
• Vydělením počtu gramů sloučeniny molární hmotností se získá: 8,2 g/(36,46 g/mol) = 0,225 mol HCl.