Sådan gør du støkiometri (med billeder)

2024 Forfatter: Jason Gerald | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-15 08:11

I en kemisk reaktion kan stof hverken skabes eller ødelægges, så produkterne fra en reaktion skal være lig med antallet af reaktanter i reaktionen. Støkiometri er undersøgelsen af det kvantitative forhold mellem elementerne i en reaktion, som indebærer beregning af massen af reaktanterne og produkterne i dem. Støkiometri er en kombination af matematik og kemi og anvendes ud fra et enkelt princip ovenfor, at sagen aldrig stiger eller falder i en reaktion. Det første trin til at løse ethvert kemiproblem er at afbalancere ligningerne.

Trin

Del 1 af 4: Balancering af kemiske ligninger

Trin 1. Skriv ned antallet af atomer, der udgør hver forbindelse på begge sider af ligningen

Kemiske ligninger kan hjælpe dig med at identificere atomerne for hvert element i en reaktion. I en kemisk reaktion kan stof hverken skabes eller ødelægges, så en ligning siges at være ulig, hvis antallet (og typer) af konstituerende atomer på begge sider af ligningen ikke er nøjagtig det samme.

• Glem ikke at gange antallet af atomer med koefficienten eller tallet under linjen, hvis du har et.
• F.eks₂SÅ₄ + Fe - Fe₂(SÅ₄)₃ + H₂
• På venstre (reaktanter) side af ligningen er der 2 H, 1 S, 4 O og 1 Fe.
• På højre (produkt) side af ligningen er der 2 H, 3 S, 12 O og 2 Fe.

Trin 2. Tilføj koefficienter foran andre elementer end oxygen og brint for at balancere begge sider af ligningen

Find det mindst almindelige multiplum af andre elementer end oxygen og brint for at udligne antallet af atomer på begge sider af ligningen.

• For eksempel er det mindst almindelige multiplum (LCM) mellem 2 og 1 2 for Fe. Så tilføj tallet 2 foran Fe -elementet i venstre side for at balancere det.
• LCM mellem 3 og 1 er 3 for elementet S. Så tilføj tallet 3 foran forbindelsen H₂SÅ₄ at balancere højre og venstre side af ligningen.
• På dette trin vil ligningen i eksemplet ovenfor være: 3 H₂SÅ₄ + 2 Fe - Fe₂(SÅ₄)₃ + H₂

Trin 3. Balancer brint- og iltatomerne

Antallet af hydrogen- og iltatomer er sidst afbalanceret, fordi de generelt er til stede i flere molekyler på begge sider af ligningen. I balanceringstrinnet i denne ligning, glem ikke at genberegne atomerne, når du har tilføjet koefficienterne foran molekylerne.

• I eksemplet her tilføjer vi tallet 3 foran forbindelsen H₂SÅ₄, så nu er der 6 hydrogenatomer på venstre side, men kun 2 hydrogenatomer på højre side af ligningen. Vi har i øjeblikket også 12 iltatomer på venstre side og 12 iltatomer på højre side, så iltatomerne er ækvivalente.
• Vi kan balancere brintatomerne ved at tilføje tallet 3 foran H₂.
• Den sidste ligning efter balancering er 3 H₂SÅ₄ + 2 Fe - Fe₂(SÅ₄)₃ + 3 H₂.

Trin 4. Genfortæll atomer på begge sider af ligningen for at sikre, at de er det samme tal

Når det er gjort, skal du genberegne og dobbelttjekke, at ligheden er det rigtige trin. Du kan gøre dette ved at samle alle atomer på begge sider af ligningen og sikre, at de er ens.

• Kontroller ligheden i vores ligning igen, 3 H₂SÅ₄ + 2 Fe - Fe₂(SÅ₄)₃ + 3 H₂.
• På venstre side af pilen er 6 H, 3 S, 12 O og 2 Fe.
• På højre side af pilen er 2 Fe, 3 S, 12 O og 6 H.
• Antallet af atomer på højre og venstre side er nøjagtig det samme, så denne ligning er allerede ækvivalent.

Del 2 af 4: Konvertering af gram og mol

Trin 1. Beregn molmassen af massen af den givne forbindelse i gram

Molmasse er antallet af gram (g) i et mol af en forbindelse. Denne enhed giver dig mulighed for nemt at omdanne gram og mol af en forbindelse. For at beregne molmassen skal du vide, hvor mange molekyler af grundstoffet der er i forbindelsen, samt atommassen for hvert element i forbindelsen.

• Find antallet af atomer for hvert grundstof i en forbindelse. For eksempel er glucose C₆H₁₂O₆, og består af 6 carbonatomer, 12 hydrogenatomer og 6 oxygenatomer.
• Find ud af atommassen i gram pr. Mol (g/mol) af hvert atom. Atommasserne af de elementer, der udgør glucose, er: carbon, 12,0107 g/mol; hydrogen, 1,007 g/mol; og oxygen, 15.9994 g/mol.
• Multiplicer hvert atoms masse med antallet af atomer, der er til stede i forbindelsen. Kulstof: 12,0107 x 6 = 72,0642 g/mol; hydrogen: 1,007 x 12 = 12,084 g/mol; oxygen: 15,9999 x 6 = 95,9964 g/mol.
• Summen af alle ovenstående produkter er forbindelsens molmasse. 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 g/mol. Eller med andre ord, massen af et glukosemolekyle er 180,14 gram.

Trin 2. Konverter massen af en forbindelse til mol ved hjælp af molmassen

Molær masse kan bruges som en omregningsfaktor, så du kan beregne antallet af mol i et givet antal gram prøve. Divider den kendte masse (g) med molmassen (g/mol). En let måde at kontrollere dine beregninger på er at sikre, at enhederne annullerer hinanden og kun efterlader muldvarpene.

• For eksempel: hvor mange mol er der i 8,2 gram hydrogenchlorid (HCl)?
• Atommassen for H er 1.0007 og Cl er 35.453, så molmassen af ovenstående forbindelse er 1.007 + 35.453 = 36.46 g/mol.
• Deling af antallet af gram af forbindelsen med dens molære masse giver: 8,2 g / (36,46 g / mol) = 0,225 mol HCI.

Trin 3. Bestem molforholdet mellem reaktanterne

For at bestemme mængden af produkt, der produceres i en reaktion, skal du bestemme molforholdet. Molforholdet er forholdet mellem forbindelserne, der reagerer med hinanden, og er angivet ved koefficienterne af forbindelserne i reaktionen, der har været ækvivalente.

• For eksempel, hvad er molforholdet mellem KClO₃ med O.₂ i reaktionen af 2 KClO₃ - 2 KCl + 3O₂.
• Sørg først og fremmest for, at ovenstående ligninger er ækvivalente. Glem aldrig dette trin, eller det opnåede molforhold vil være forkert. I dette eksempel er mængderne af hvert element på begge sider af ligningen ens, så reaktionen er afbalanceret.
• Forholdet mellem KClO₃ med O.₂ er 2/3. Du kan sætte et hvilket som helst tal over og under, så længe det repræsenterer den passende forbindelse i hele problemet.

Trin 4. Gang krydset med molforholdet for at finde antallet af mol af den anden reaktant

For at beregne antallet af mol af en forbindelse, der produceres eller kræves i en reaktion, kan du bruge molforholdet. Kemiproblemer vil normalt bede dig om at bestemme antallet af mol, der er nødvendige eller produceret i en reaktion fra massen (gram) af en bestemt reaktant.

• For eksempel i reaktionsligningen N₂ + 3 H₂ - 2 NH₃ hvor mange mol NH₃ hvilket ville resultere fra 3,00 gram N₂ som reagerer med H₂ i tilstrækkelig mængde?
• I dette eksempel er H₂ fås i tilstrækkelige mængder, og du behøver ikke tælle dem for at løse problemet.
• Først ændres enhederne i gram N₂ være mol. Atommassen af nitrogen er 14,0067 g/mol, så molmassen er N₂ er 28,0134 g/mol. Opdeling mellem masse og molmasse giver 3,00 g/28,0134 g/mol = 0,107 mol.
• Beregn forholdet i problemet: NH₃: N₂ = x/0, 107 mol.
• Kryds multiplicere dette forhold med molforholdet mellem NH₃ med N.₂: 2: 1 x/0, 107 mol = 2/1 = (2 x 0, 107) = 1x = 0,214 mol.

Trin 5. Konverter dette antal mol tilbage til masse ved hjælp af forbindelsens molmasse

Du vil bruge molmassen igen, men nu er molarmassen nødvendig som en multiplikator for at returnere antallet af mol til gram. Sørg for at bruge den korrekte molmasse af forbindelsen.

Molmasse NH₃ er 17,028 g/mol. Så 0,214 mol x (17.028 gram/mol) = 3.647 gram NH₃.

Del 3 af 4: Konvertering af liter gas og mol

Trin 1. Find ud af, om reaktionen finder sted ved standardtryk og temperatur (STP)

STP er et sæt betingelser, der tillader 1 mol af en ideel gas at fylde et volumen på 22.414 liter (l). Standardtemperaturen er 273, 15 Kelvin (K) og standardtrykket er 1 atmosfære (atm).

Generelt vil det i problemer blive angivet, at reaktionen finder sted ved 1 atm og 273 K eller i STP

Trin 2. Brug omregningsfaktoren på 22.414 l/mol til at konvertere antallet af liter gas til mol gas

Hvis reaktionen finder sted under STP -forhold, kan du bruge 22,414 l/mol til at beregne antallet af mol i et kendt volumen gas. Divider gasmængden (l) med denne omregningsfaktor for at finde antallet af mol.

For eksempel at konvertere 3,2 liter N₂ gas til mol: 3,2 l/22, 414 l/mol = 0,143 mol.

Trin 3. Brug den ideelle gaslov til at omdanne liter gas, hvis ikke under STP -forhold

Hvis reaktionen i problemet ikke finder sted under STP -betingelser, skal du bruge den ideelle gaslov PV = nRT til at beregne antallet af mol i en reaktion. P er trykket i atmosfæriske enheder, V er volumenet i liter, n er antallet af mol, R er gaslovskonstanten, 0,0821 l-atm/mol-grader, og T er temperaturen i grader Kelvin.

• Denne ligning kan omarrangeres for at beregne mol til at blive: n = RT/PV.
• Gaskonstantens enheder er designet til at eliminere alle andre enhedsvariabler.
• Bestem f.eks. Antallet af mol i 2,4 liter O₂ ved 300 K og 1,5 atm. Ved at tilslutte variablerne til ligningen får vi: n = (0,0821 x 300)/(1, 5 x 2) = 24, 63/3, 6 = 6, 842 mol O₂.

Del 4 af 4: Konvertering af liter væsker og mol

Trin 1. Beregn væskens densitet

Nogle gange giver kemiske ligninger dig mængden af flydende reaktant og beder dig om at beregne det antal gram eller mol, der kræves til reaktionen. For at omdanne mængden af en væske til gram, har du brug for væskens densitet. Densitet udtrykkes i masse/volumenheder.

Hvis tætheden er ukendt i problemet, skal du muligvis slå den op i en lærebog eller på internettet

Trin 2. Konverter volumen til milliliter (ml)

For at omdanne mængden af en væske til masse (g) skal du bruge dens densitet. Tætheden udtrykkes i gram pr. Milliliter (g/ml), så mængden af en væske skal også udtrykkes i milliliter for at beregne den.

Find ud af det kendte volumen. Lad os f.eks. Sige i problemet, at mængden af H. er kendt₂O er 1 liter. For at konvertere det til ml, skal du bare gange det med 1000, fordi der er 1000 ml i 1 liter vand.

Trin 3. Multiplicer lydstyrken med densiteten

Når mængden (ml) multipliceres med dens densitet (g/ml), går ml -enhederne tabt, og det, der er tilbage, er antallet af gram af forbindelsen.

For eksempel er densiteten H₂O er 18,0134 g/ml. Hvis den kemiske ligning siger, at der er 500 ml H₂O, antallet af gram i forbindelsen er 500 ml x 18,0134 g/ml eller 9006, 7 g.

Trin 4. Beregn reaktanternes molmasse

Molmasse er antallet af gram (g) i et mol af en forbindelse. Denne enhed giver dig mulighed for at ændre enhederne gram og mol i en forbindelse. For at beregne molmassen skal du bestemme, hvor mange molekyler af grundstoffet der er i en forbindelse, samt atommassen for hvert element i forbindelsen.

• Bestem antallet af atomer for hvert grundstof i en forbindelse. For eksempel er glucose C₆H₁₂O₆, og består af 6 carbonatomer, 12 hydrogenatomer og 6 oxygenatomer.
• Find ud af atommassen i gram pr. Mol (g/mol) af hvert atom. Atommasserne af grundstofferne i glucose er: carbon, 12,0107 g/mol; hydrogen, 1,007 g/mol; og oxygen, 15.9994 g/mol.
• Multiplicer atommassen for hvert element med antallet af atomer, der er til stede i forbindelsen. Kulstof: 12,0107 x 6 = 72,0642 g/mol; hydrogen: 1,007 x 12 = 12,084 g/mol; ilt: 15,9999 x 6 = 95,9964 g/mol.
• Tilføj multiplikationsresultaterne ovenfor for at få forbindelsens molmasse, som er 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 g/mol. Så massen af en mol glucose er 180,14 gram.

Trin 5. Konverter antallet af gram af en forbindelse til mol ved hjælp af molmassen

Ved hjælp af molmassen som en omregningsfaktor kan du beregne antallet af mol til stede i et givet antal gram prøve. Divider antallet af gram (g) af den kendte forbindelse med molmassen (g/mol). En let måde at kontrollere dine beregninger på er at sikre, at enhederne annullerer hinanden og kun efterlader muldvarperne.

• For eksempel: hvor mange mol er der i 8,2 gram hydrogenchlorid (HCl)?
• Atommassen for H er 1.0007 og Cl er 35.453, så molens masse af forbindelsen er 1.007 + 35.453 = 36.46 g/mol.
• Deling af antallet af gram af forbindelsen med molmassen giver: 8,2 g/(36,46 g/mol) = 0,225 mol HCI.