Paano Gawin ang Stoichiometry (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: Jason Gerald | [email protected]. Huling binago: 2024-01-15 08:25

Sa isang reaksyong kemikal, ang bagay ay hindi maaaring malikha o masira man, kung gayon ang mga produkto ng isang reaksyon ay dapat na katumbas ng bilang ng mga reactant sa reaksyon. Ang Stoichiometry ay ang pag-aaral ng dami ng ugnayan ng mga elemento sa isang reaksyon, na nagsasangkot sa pagkalkula ng dami ng mga reactant at produkto sa kanila. Ang Stoichiometry ay isang kombinasyon ng matematika at kimika, at inilalapat batay sa isang simpleng prinsipyo sa itaas, ang bagay na iyon ay hindi kailanman tumataas o nababawasan sa isang reaksyon. Ang unang hakbang sa paglutas ng anumang problema sa kimika ay ang balansehin ang mga equation.

Hakbang

Bahagi 1 ng 4: Pagbabalanse ng Mga Equation ng Kemikal

Hakbang 1. Isulat ang bilang ng mga atom na bumubuo sa bawat compound sa magkabilang panig ng equation

Matutulungan ka ng mga equation ng kemikal na makilala ang mga atomo ng bawat elemento sa isang reaksyon. Sa isang reaksyong kemikal, ang bagay ay hindi maaaring malikha o masisira, kaya't ang isang equation ay sinasabing hindi pantay kung ang bilang (at uri) ng mga bumubuo ng atomo sa magkabilang panig ng equation ay hindi eksaktong pareho.

Huwag kalimutang i-multiply ang bilang ng mga atom sa pamamagitan ng coefficient o ang numero sa ibaba ng linya kung mayroon kang isa.
Halimbawa, H₂KAYA₄ + Fe - Fe₂(KAYA₄)₃ + H₂
Sa kaliwa (reactant) na bahagi ng equation mayroong 2 H, 1 S, 4 O, at 1 Fe.
Sa kanan (produkto) na bahagi ng equation mayroong 2 H, 3 S, 12 O, at 2 Fe.

Hakbang 2. Magdagdag ng mga coefficients sa harap ng mga elemento maliban sa oxygen at hydrogen upang balansehin ang magkabilang panig ng equation

Hanapin ang hindi bababa sa karaniwang maramihang mga elemento maliban sa oxygen at hydrogen upang mapantay ang bilang ng mga atom sa magkabilang panig ng equation.

Halimbawa, ang pinakamaliit na karaniwang maramihang (LCM) sa pagitan ng 2 at 1 ay 2 para sa Fe. Kaya, idagdag ang numero 2 sa harap ng elemento ng Fe sa kaliwang bahagi upang balansehin ito.
Ang LCM sa pagitan ng 3 at 1 ay 3 para sa elementong S. Kaya, idagdag ang bilang 3 sa harap ng tambalang H₂KAYA₄ upang balansehin ang kanan at kaliwang panig ng equation.
Sa yugtong ito, ang equation ng halimbawa sa itaas ay: 3 H₂KAYA₄ + 2 Fe - Fe₂(KAYA₄)₃ + H₂

Hakbang 3. Balansehin ang mga atomo ng hydrogen at oxygen

Ang bilang ng mga atomo ng hydrogen at oxygen ay huling balansehin dahil sa pangkalahatan ay naroroon sila sa maraming mga molekula sa magkabilang panig ng equation. Sa hakbang sa pagbabalanse ng equation na ito, huwag kalimutang muling kalkulahin ang mga atomo pagkatapos mong idagdag ang mga koepisyent sa harap ng mga molekula.

Sa halimbawa dito, idinagdag namin ang bilang 3 sa harap ng tambalang H₂KAYA₄, kaya ngayon mayroong 6 na mga atomo ng hydrogen sa kaliwang bahagi, ngunit 2 na atomo lamang na hydrogen sa kanang bahagi ng equation. Kasalukuyan din kaming mayroong 12 oxygen atoms sa kaliwang bahagi at 12 oxygen atoms sa kanang bahagi, kaya't ang mga atomo ng oxygen ay katumbas.
Maaari nating balansehin ang mga atomo ng hydrogen sa pamamagitan ng pagdaragdag ng bilang 3 sa harap ng H₂.
Ang huling equation pagkatapos ng pagbabalanse ay 3 H₂KAYA₄ + 2 Fe - Fe₂(KAYA₄)₃ + 3 H₂.

Hakbang 4. Ikuwento ang mga atomo sa magkabilang panig ng equation upang matiyak na pareho ang mga ito ng numero

Kapag tapos na, muling kalkulahin at i-double check ang pagkakapantay-pantay ay ang tamang hakbang. Maaari mo itong gawin sa pamamagitan ng pagdaragdag ng lahat ng mga atomo sa magkabilang panig ng equation at tiyakin na pareho ang mga ito.

Suriing muli ang pagkakapantay-pantay ng aming equation, 3 H₂KAYA₄ + 2 Fe - Fe₂(KAYA₄)₃ + 3 H₂.
Sa kaliwang bahagi ng arrow ay 6 H, 3 S, 12 O, at 2 Fe.
Sa kanang bahagi ng arrow ay 2 Fe, 3 S, 12 O, at 6 H.
Ang bilang ng mga atomo sa kanan at kaliwang panig ay eksaktong pareho, kaya't ang equation na ito ay katumbas na.

Bahagi 2 ng 4: Pag-convert ng Grams at Mol

Hakbang 1. Kalkulahin ang molar mass ng masa ng ibinigay na compound sa gramo

Ang molar mass ay ang bilang ng mga gramo (g) sa isang taling ng isang compound. Pinapayagan ka ng yunit na ito na madaling mai-convert ang gramo at mga moles ng isang compound. Upang makalkula ang molar mass, kailangan mong malaman kung gaano karaming mga molekula ng elemento ang nasa compound, pati na rin ang atomic mass ng bawat elemento sa compound.

Hanapin ang bilang ng mga atom ng bawat elemento sa isang compound. Halimbawa, ang glucose ay C₆H₁₂O₆, at binubuo ng 6 carbon atoms, 12 hydrogen atoms, at 6 oxygen atoms.
Alamin ang atomic mass sa gramo bawat taling (g / mol) ng bawat atomo. Ang mga atomic na masa ng mga elemento na bumubuo sa glucose ay: carbon, 12.0107 g / mol; hydrogen, 1.007 g / mol; at oxygen, 15,9994 g / mol.
I-multiply ang masa ng bawat atom sa bilang ng mga atom na naroroon sa compound. Carbon: 12.0107 x 6 = 72.0642 g / mol; hydrogen: 1.007 x 12 = 12,084 g / mol; oxygen: 15.9994 x 6 = 95.9964 g / mol.
Ang kabuuan ng lahat ng mga produkto sa itaas ay ang molar mass ng compound. 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 g / mol. O sa madaling salita, ang bigat ng isang glucose molekula ay 180.14 gramo.

Hakbang 2. I-convert ang masa ng isang compound sa mga mole gamit ang molar mass

Ang molar mass ay maaaring magamit bilang isang factor ng conversion, kaya maaari mong kalkulahin ang bilang ng mga moles sa isang naibigay na bilang ng gramo ng sample. Hatiin ang kilalang masa (g) ng molar mass (g / mol). Ang isang madaling paraan upang suriin ang iyong mga kalkulasyon ay upang matiyak na ang mga yunit ay kinansela ang bawat isa at iwanan lamang ang mga moles.

Halimbawa: gaano karaming mga moles sa 8.2 gramo ng hydrogen chloride (HCl)?
Ang atomic mass ng H ay 1.0007 at Cl ay 35.453 kaya ang molar mass ng compound sa itaas ay 1.007 + 35.453 = 36.46 g / mol.
Ang paghahati ng bilang ng gramo ng tambalan ng molar mass ay nagbibigay ng: 8.2 g / (36.46 g / mol) = 0.225 mol HCl.

Hakbang 3. Tukuyin ang ratio ng molar sa pagitan ng mga reactant

Upang matukoy ang dami ng produktong ginawa sa isang reaksyon, dapat mong matukoy ang molar ratio. Ang ratio ng molar ay ang ratio ng mga compound na tumutugon sa bawat isa, at ipinahiwatig ng mga coefficients ng mga compound sa reaksyon na naging katumbas.

Halimbawa, ano ang ratio ng molar ng KClO₃ kasama si O₂ sa reaksyon ng 2 KClO₃ - 2 KCl + 3 O₂.
Una sa lahat, tiyakin na ang mga equation sa itaas ay katumbas. Huwag kalimutan ang hakbang na ito o ang nakuha na molar ratio ay magiging mali. Sa halimbawang ito, ang mga halaga ng bawat elemento sa magkabilang panig ng equation ay pantay, kaya ang reaksyon ay balansehin.
Ang ratio sa pagitan ng KClO₃ kasama si O₂ ay 2/3. Maaari kang maglagay ng anumang numero sa itaas at sa ibaba, hangga't kumakatawan ito sa naaangkop na tambalan sa buong problema.

Hakbang 4. I-multiply ang krus sa pamamagitan ng ratio ng molar upang makita ang bilang ng mga moles ng iba pang reactant

Upang makalkula ang bilang ng mga moles ng isang compound na ginawa o kinakailangan sa isang reaksyon, maaari mong gamitin ang ratio ng molar. Kadalasan hihilingin sa iyo ng mga problema sa kimika na matukoy ang bilang ng mga mol na kinakailangan o ginawa sa isang reaksyon mula sa masa (gramo) ng isang tiyak na reaktibo.

Halimbawa, sa equation ng reaksyon N₂ + 3 H₂ - 2 NH₃ ilang mol ng NH₃ na magreresulta mula sa 3.00 gramo ng N₂ na tumutugon kay H₂ sa sapat na dami?
Sa halimbawang ito, H₂ magagamit sa sapat na dami at hindi mo na bibilangin ang mga ito upang malutas ang problema.
Una, baguhin ang mga yunit ng gramo N₂ maging moles. Ang dami ng atomic ng nitrogen ay 14.0067 g / mol kaya ang molar na masa ay N₂ ay 28.0134 g / mol. Ang paghahati sa pagitan ng masa at molar na masa ay magbibigay ng 3.00 g / 28.0134 g / mol = 0.107 mol.
Kalkulahin ang ratio sa problema: NH₃: N₂ = x / 0, 107 moles.
Cross multiply ang ratio na ito sa pamamagitan ng molar ratio ng NH₃ kasama si N₂: 2: 1 x / 0, 107 moles = 2/1 = (2 x 0, 107) = 1x = 0.214 moles.

Hakbang 5. I-convert ang bilang ng mga mol na ito pabalik sa masa gamit ang molar mass ng compound

Gagamitin mo muli ang masa ng molar, ngunit ngayon ang molar mass ay kinakailangan bilang isang multiplier upang maibalik ang bilang ng mga moles sa gramo. Siguraduhing gamitin ang tamang molar mass ng compound.

Molar na masa NH₃ ay 17.028 g / mol. Kaya 0.214 moles x (17,028 gramo / mol) = 3.647 gramo ng NH₃.

Bahagi 3 ng 4: Pag-convert ng Mga Litrong Gas at Mol

Hakbang 1. Alamin kung ang reaksyon ay nagaganap sa karaniwang presyon at temperatura (STP)

Ang STP ay ang hanay ng mga kundisyon na nagpapahintulot sa 1 taling ng isang perpektong gas upang punan ang dami ng 22.414 liters (l). Ang karaniwang temperatura ay 273, 15 Kelvin (K) at ang pamantayan ng presyon ay 1 kapaligiran (atm).

Pangkalahatan, sa mga problema ay masasabi na ang reaksyon ay nagaganap sa 1 atm at 273 K, o sa STP

Hakbang 2. Gamitin ang kadahilanan ng conversion ng 22,414 l / mol upang i-convert ang bilang ng mga litro ng gas sa mga moles ng gas

Kung ang reaksyon ay nagaganap sa ilalim ng mga kundisyon ng STP, maaari mong gamitin ang 22.414 l / mol upang makalkula ang bilang ng mga moles sa isang kilalang dami ng gas. Hatiin ang dami ng gas (l) ng salik na ito upang makita ang bilang ng mga moles.

Halimbawa, upang i-convert ang 3.2 liters ng N₂ gas sa moles: 3.2 l / 22, 414 l / mol = 0.143 mol.

Hakbang 3. Gumamit ng perpektong batas sa gas upang mag-convert ng mga litro ng gas kung wala sa ilalim ng mga kundisyon ng STP

Kung ang reaksyon sa problema ay hindi naganap sa ilalim ng mga kundisyon ng STP, dapat mong gamitin ang perpektong batas sa gas na PV = nRT upang makalkula ang bilang ng mga moles sa isang reaksyon. Ang P ay ang presyon ng mga yunit sa atmospera, ang V ay dami ng litro, n ang bilang ng mga moles, ang R ay pare-pareho ang batas sa gas, 0.0821 l-atm / mol-degrees, at ang T ay ang temperatura sa degree Kelvin.

Ang equation na ito ay maaaring muling ayusin upang makalkula ang mga moles, upang maging: n = RT / PV.
Ang mga yunit ng pare-pareho ang gas ay dinisenyo upang maalis ang lahat ng iba pang mga variable ng unit.
Halimbawa, tukuyin ang bilang ng mga moles sa 2.4 liters ng O₂ sa 300 K at 1.5 atm. Pag-plug ng mga variable sa equation, nakukuha namin ang: n = (0.0821 x 300) / (1, 5 x 2) = 24, 63/3, 6 = 6, 842 moles O₂.

Bahagi 4 ng 4: Pag-convert ng Mga Litrong likido at Mol

Hakbang 1. Kalkulahin ang density ng likido

Minsan, ang mga equation ng kemikal ay nagbibigay sa iyo ng dami ng likidong reaktibo at hilingin sa iyo na kalkulahin ang bilang ng mga gramo o moles na kinakailangan para sa reaksyon. Upang mai-convert ang dami ng likido sa gramo, kailangan mo ng density ng likido. Ang density ay ipinahayag sa mga yunit ng masa / dami.

Kung ang kakapalan ay hindi alam sa problema, maaaring kailanganin mong tingnan ito sa isang libro o sa internet

Hakbang 2. I-convert ang dami sa milliliters (ml)

Upang mai-convert ang dami ng likido sa masa (g), dapat mong gamitin ang density nito. Ang density ay ipinahayag sa gramo bawat milliliter (g / ml), kaya't ang dami ng likido ay dapat ding ipahayag sa mga mililitro upang makalkula ito.

Alamin ang alam na dami. Halimbawa, sabihin natin sa problema na ang dami ng H. Ay kilala₂Ang O ay 1 litro. Upang mai-convert ito sa ml, kailangan mo lamang itong paramihin sa 1000 dahil mayroong 1000 ML sa 1 litro ng tubig.

Hakbang 3. I-multiply ang dami ng density

Kapag pinarami ang dami (ml) sa pamamagitan ng density nito (g / ml), nawala ang mga yunit ng ml at ang nananatili ay ang bilang ng gramo ng tambalan.

Halimbawa, ang density H₂Ang O ay 18.0134 g / ml. Kung sinasabi ng equation ng kemikal na mayroong 500 ML ng H₂O, ang bilang ng gramo sa compound ay 500 ML x 18.0134 g / ml o 9006, 7 g.

Hakbang 4. Kalkulahin ang dami ng molar ng mga reactant

Ang molar mass ay ang bilang ng mga gramo (g) sa isang taling ng isang compound. Pinapayagan ka ng yunit na ito na baguhin ang mga yunit ng gramo at moles sa isang compound. Upang makalkula ang molar mass, dapat mong matukoy kung gaano karaming mga molekula ng elemento ang nasa isang compound, pati na rin ang atomic mass ng bawat elemento sa compound.

Tukuyin ang bilang ng mga atom ng bawat elemento sa isang compound. Halimbawa, ang glucose ay C₆H₁₂O₆, at binubuo ng 6 carbon atoms, 12 hydrogen atoms, at 6 oxygen atoms.
Alamin ang atomic mass sa gramo bawat taling (g / mol) ng bawat atomo. Ang mga atomic na masa ng mga elemento sa glucose ay: carbon, 12.0107 g / mol; hydrogen, 1.007 g / mol; at oxygen, 15,9994 g / mol.
I-multiply ang atomic mass ng bawat elemento sa bilang ng mga atom na naroroon sa compound. Carbon: 12.0107 x 6 = 72.0642 g / mol; hydrogen: 1.007 x 12 = 12,084 g / mol; oxygen: 15.9994 x 6 = 95.9964 g / mol.
Idagdag ang mga resulta sa pagpaparami sa itaas upang makuha ang molar mass ng compound, na 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 g / mol. Kaya, ang dami ng isang taling ng glucose ay 180.14 gramo.

Hakbang 5. I-convert ang bilang ng gramo ng isang compound sa moles gamit ang molar mass

Gamit ang masa ng molar bilang isang kadahilanan ng conversion, maaari mong kalkulahin ang bilang ng mga mol na naroroon sa isang naibigay na bilang ng gramo ng sample. Hatiin ang bilang ng mga gramo (g) ng kilalang compound ng molar mass (g / mol). Ang isang madaling paraan upang suriin ang iyong mga kalkulasyon ay upang matiyak na ang mga yunit ay kinansela ang bawat isa at iwanan lamang ang mga moles.

Halimbawa: gaano karaming mga moles sa 8.2 gramo ng hydrogen chloride (HCl)?
Ang atomic mass ng H ay 1.0007 at Cl ay 35.453 kaya ang molar mass ng compound ay 1.007 + 35.453 = 36.46 g / mol.
Ang paghahati ng bilang ng gramo ng tambalan ng molar mass ay nagbibigay ng: 8.2 g / (36.46 g / mol) = 0.225 mol HCl.