Stoxiometriya qanday qilinadi (rasmlar bilan)

2024 Muallif: Jason Gerald | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-15 08:26

Kimyoviy reaksiyada moddani yaratish yoki yo'q qilish mumkin emas, shuning uchun reaksiya mahsulotlari reaksiyadagi reaktivlar soniga teng bo'lishi kerak. Stoxiometriya - bu reaksiyadagi elementlarning miqdoriy aloqasini o'rganish, ular reaktivlar va ular tarkibidagi mahsulotlarning massasini hisoblashni o'z ichiga oladi. Stoxiometriya - bu matematika va kimyoning kombinatsiyasi bo'lib, yuqorida aytilgan bitta oddiy tamoyilga asoslanib qo'llaniladi, modda reaktsiyada hech qachon ko'paymaydi yoki kamaymaydi. Kimyoviy har qanday masalani echishning birinchi qadami tenglamalarni muvozanatlashdan iborat.

Qadam

4 -qismning 1 -qismi: Kimyoviy tenglamalarni muvozanatlash

Qadam 1. Tenglamaning har ikki tomonidagi har bir birikmani tashkil etuvchi atomlar sonini yozing

Kimyoviy tenglamalar reaktsiyada har bir elementning atomlarini aniqlashga yordam beradi. Kimyoviy reaksiyada moddani yaratish ham, yo'q qilish ham mumkin emas, shuning uchun tenglamaning ikkala tomonidagi tarkibiy atomlarning soni (va turlari) bir xil bo'lmasa tenglama tengsiz deyiladi.

Agar sizda bo'lsa, atomlar sonini koeffitsientga yoki chiziq ostidagi songa ko'paytirishni unutmang.
Masalan, X₂SO₄ + Fe - Fe₂(SO₄)₃ + H₂
Tenglamaning chap (reaktivlar) tomonida 2 H, 1 S, 4 O va 1 Fe bor.
Tenglamaning o'ng (mahsulot) tomonida 2 H, 3 S, 12 O va 2 Fe bor.

2 -qadam. Tenglamaning har ikki tomonini muvozanatlash uchun kislorod va vodoroddan boshqa elementlar oldiga koeffitsientlarni qo'shing

Tenglamaning har ikki tomonidagi atomlar sonini tenglashtirish uchun kislorod va vodoroddan boshqa elementlarning eng kichik umumiy sonini toping.

Masalan, 2 dan 1 gacha bo'lgan eng kichik umumiy ko'plik (LCM) Fe uchun 2 ga teng. Shunday qilib, uni muvozanatlash uchun chap tarafdagi Fe elementining oldiga 2 raqamini qo'shing.
3 va 1 orasidagi LCM S elementi uchun 3 ga teng. Shunday qilib, H birikmasi oldiga 3 raqamini qo'shing₂SO₄ tenglamaning o'ng va chap tomonlarini muvozanatlash uchun.
Bu bosqichda yuqoridagi misolning tenglamasi quyidagicha bo'ladi: 3 H₂SO₄ + 2 Fe - Fe₂(SO₄)₃ + H₂

3 -qadam. Vodorod va kislorod atomlarini muvozanatlashtiring

Vodorod va kislorod atomlarining soni oxirgi marta muvozanatlanadi, chunki ular odatda tenglamaning har ikki tomonidagi bir nechta molekulalarda mavjud. Bu tenglamaning muvozanat bosqichida, molekulalar oldiga koeffitsientlarni qo'shgandan so'ng, atomlarni qayta hisoblashni unutmang.

Bu erdagi misolda biz H birikmasi oldida 3 raqamini qo'shamiz₂SO₄, shuning uchun hozir chap tomonda 6 ta vodorod atomi, lekin tenglamaning o'ng tomonida faqat 2 ta vodorod atomi bor. Hozirgi vaqtda bizda 12 ta kislorod atomlari chap tomonda va 12 ta kislorod atomlari bor, shuning uchun kislorod atomlari ekvivalentdir.
Biz H ning oldiga 3 sonini qo'shib, vodorod atomlarini muvozanatlashimiz mumkin₂.
Balanslashdan keyingi yakuniy tenglama 3 soat₂SO₄ + 2 Fe - Fe₂(SO₄)₃ + 3 soat₂.

4 -qadam. Tenglamaning har ikki tomonidagi atomlarni bir xil son ekanligiga ishonch hosil qilish uchun ularni qayta sanab chiqing

Tugallangach, qayta hisoblash va tenglikni ikki marta tekshirish to'g'ri qadamdir. Siz buni tenglamaning ikkala tomonidagi barcha atomlarni qo'shib, ularning bir xilligiga ishonch hosil qilib qilishingiz mumkin.

Tenglamamizning tengligini yana tekshiring, 3 H₂SO₄ + 2 Fe - Fe₂(SO₄)₃ + 3 soat₂.
O'qning chap tomonida 6 H, 3 S, 12 O va 2 Fe bor.
O'qning o'ng tomonida 2 Fe, 3 S, 12 O va 6 H bor.
O'ng va chap tomondagi atomlar soni bir xil, shuning uchun bu tenglama allaqachon tengdir.

4 -qismning 2 -qismi: gramm va molni konvertatsiya qilish

Qadam 1. Berilgan birikma massasining molyar massasini grammda hisoblang

Molar massa - bu bir mol birikmadagi gramm (g) soni. Bu birlik gramm va mollarning birikmasini osongina aylantirish imkonini beradi. Molar massani hisoblash uchun siz birikmada qancha element molekulasi borligini, shuningdek birikmadagi har bir elementning atom massasini bilishingiz kerak.

Murakkab tarkibidagi har bir elementning atom sonini toping. Masalan, glyukoza C ga teng₆H₁₂O₆va 6 uglerod atomidan, 12 vodorod atomidan va 6 kislorod atomidan iborat.
Har bir atomning grammdagi atom massasini aniqlang (g/mol). Glyukozani tashkil etuvchi elementlarning atom massalari: uglerod, 12.0107 g/mol; vodorod, 1,007 g/mol; va kislorod, 159994 g/mol.
Har bir atomning massasini birikmada mavjud bo'lgan atomlar soniga ko'paytiring. Uglerod: 12.0107 x 6 = 72.0642 g/mol; vodorod: 1,007 x 12 = 12,084 g/mol; kislorod: 15.9994 x 6 = 95.9964 g/mol.
Yuqoridagi barcha mahsulotlarning yig'indisi birikmaning molyar massasi. 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 g/mol. Yoki boshqacha aytganda, bitta glyukoza molekulasining massasi 180,14 grammni tashkil qiladi.

2 -qadam. Molar massa yordamida birikma massasini molga aylantiring

Molar massasi konversiya koeffitsienti sifatida ishlatilishi mumkin, shuning uchun siz berilgan gramm namunadagi mol sonini hisoblashingiz mumkin. Ma'lum massani (g) molyar massaga (g/mol) bo'ling. Hisob -kitoblarni tekshirishning eng oson usuli - bu birliklarning bir -biridan voz kechishiga ishonch hosil qilish va faqat mollarni qoldirish.

Masalan: 8,2 gramm vodorod xloridda (HCl) nechta mol bor?
H ning atom massasi 1.0007 va Cl 35.453, shuning uchun yuqoridagi birikmaning molyar massasi 1.007 + 35.453 = 36.46 g/mol.
Grammlar sonini molyar massasiga bo'lish natijasida 8,2 g / (36,46 g / mol) = 0,225 mol HCl bo'ladi.

3 -qadam. Reaktiv moddalar orasidagi molyar nisbatni aniqlang

Reaksiya natijasida hosil bo'lgan mahsulot miqdorini aniqlash uchun siz molyar nisbatni aniqlashingiz kerak. Molar nisbati - bu birikmalarning bir -biri bilan reaksiyaga kirishish nisbati bo'lib, u reaksiyadagi birikmalarning ekvivalent bo'lgan koeffitsientlari bilan belgilanadi.

Masalan, KClO ning molyar nisbati qanday₃ O bilan₂ 2 KClO reaktsiyasida₃ - 2 KCl + 3 O₂.
Avvalo, yuqoridagi tenglamalar ekvivalent ekanligiga ishonch hosil qiling. Hech qachon bu qadamni unutmang, aks holda olingan molar nisbat noto'g'ri bo'ladi. Bu misolda, tenglamaning har ikki tomonidagi har bir elementning miqdori teng, shuning uchun reaktsiya muvozanatli bo'ladi.
KClO o'rtasidagi nisbat₃ O bilan₂ 2/3 dir. Har qanday sonni yuqoriga va pastga qo'yishingiz mumkin, agar u butun muammo davomida tegishli birikmani ifodalasa.

4 -qadam. Boshqa reaktivning mol sonini topish uchun xochni molar nisbati bilan ko'paytiring

Reaksiyada ishlab chiqarilgan yoki kerak bo'lgan birikmaning mol sonini hisoblash uchun siz molyar nisbatdan foydalanishingiz mumkin. Kimyo muammolari, odatda, ma'lum bir reaktivning massasidan (grammidan) kerakli yoki reaktsiya natijasida hosil bo'lgan mol sonini aniqlashni so'raydi.

Masalan, reaktsiya tenglamasida N₂ + 3 soat₂ - 2 NH₃ qancha mol NH₃ natijada 3,00 gramm N.₂ H bilan reaksiyaga kirishadi₂ etarli miqdorda?
Bu misolda X₂ etarli miqdorda mavjud va muammoni hal qilish uchun ularni sanash shart emas.
Birinchidan, gramm N birliklarini o'zgartiring₂ mol bo'lish. Azotning atom massasi 14.0067 g/mol, shuning uchun molyar massasi N ga teng₂ 28.0134 g/mol ni tashkil qiladi. Massa va molyar massa bo'linishi 3,00 g/28,0134 g/mol = 0,107 molni beradi.
Muammoning nisbatini hisoblang: NH₃: N.₂ = x/0, 107 mol.
Bu nisbatni NH molyar nisbatiga ko'paytiring₃ N bilan₂: 2: 1 x/0, 107 mol = 2/1 = (2 x 0, 107) = 1x = 0.214 mol.

5 -qadam. Murakkabning molyar massasi yordamida shu miqdordagi mollarni massaga qaytaring

Siz yana molyar massadan foydalanasiz, lekin hozir mol sonini grammga qaytarish uchun molyar massa ko'paytirgich sifatida kerak. Murakkabning molyar massasini to'g'ri ishlatganingizga ishonch hosil qiling.

Molar massasi NH₃ 17,028 g/mol ni tashkil qiladi. Shunday qilib 0,214 mol x (17,028 gramm/mol) = 3,647 gramm NH₃.

4 -qismning 3 -qismi: Gaz va mol litrlarini aylantirish

Qadam 1. Reaksiya standart bosim va haroratda (STP) sodir bo'layotganini aniqlang

STP - 1 mol ideal gaz 22,414 litr (l) hajmni to'ldirishga imkon beradigan shartlar to'plami. Standart harorat - 273, 15 Kelvin (K) va standart bosim - 1 atmosfera (atm).

Umuman olganda, muammolarda reaktsiya 1 atm va 273 K da yoki STPda sodir bo'lishi aytiladi

Qadam 2. 22414 l/mol konvertatsiya koeffitsientidan foydalanib, litr gaz sonini mol gaziga aylantiring

Agar reaktsiya STP sharoitida sodir bo'lsa, siz ma'lum bo'lgan gaz hajmidagi mol sonini hisoblash uchun 22,414 l/mol dan foydalanishingiz mumkin. Mollar sonini topish uchun gaz hajmini (l) ushbu konvertatsiya koeffitsientiga bo'ling.

Masalan, 3,2 litr N ni aylantirish uchun₂ molga gaz: 3,2 l/22, 414 l/mol = 0,143 mol.

Qadam 3. STP sharoitida bo'lmasa, litr gazni aylantirish uchun ideal gaz qonunidan foydalaning

Agar muammoning reaktsiyasi STP sharoitida ro'y bermasa, reaktsiyada mol sonini hisoblash uchun ideal gaz qonun PV = nRT dan foydalanish kerak. P-atmosfera birliklaridagi bosim, V-litrdagi hajm, n-mol soni, R-gaz qonunining doimiyligi, 0,0821 l-atm/mol-daraja, T-Kelvin darajasidagi harorat.

Bu tenglamani mollarni hisoblash uchun qayta tuzish mumkin: n = RT/PV.
Gaz konstantasining birliklari boshqa birlik o'zgaruvchilarini yo'q qilishga mo'ljallangan.
Masalan, 2,4 litr O da mol sonini aniqlang₂ 300 K va 1,5 atm. O'zgaruvchilarni tenglamaga qo'shib, biz quyidagilarni olamiz: n = (0.0821 x 300)/(1, 5 x 2) = 24, 63/3, 6 = 6, 842 mol O₂.

4 -qismning 4 -qismi: Litrlarni suyuqlik va molga aylantirish

Qadam 1. Suyuqlikning zichligini hisoblang

Ba'zida kimyoviy tenglamalar sizga suyuq reaktiv hajmini beradi va reaksiya uchun zarur bo'lgan gramm yoki mol sonini hisoblashingizni so'raydi. Suyuqlik hajmini grammga aylantirish uchun sizga suyuqlikning zichligi kerak. Zichlik massa/hajm birligida ifodalanadi.

Agar muammoning zichligi noma'lum bo'lsa, uni darslikdan yoki Internetdan izlashga to'g'ri keladi

Qadam 2. Ovozni millilitrga (ml) aylantiring

Suyuqlik hajmini massaga (g) aylantirish uchun uning zichligini ishlatish kerak. Zichlik mililitr boshiga grammda (g/ml) ifodalanadi, shuning uchun uni hisoblash uchun suyuqlik hajmi ham mililitrda ifodalanishi kerak.

Ma'lum hajmni bilib oling. Masalan, masalani aytaylik, H. hajmi ma'lum₂O - 1 litr. Uni ml ga aylantirish uchun uni 1000 ga ko'paytirish kifoya, chunki 1 litr suvda 1000 ml bor.

Qadam 3. Ovozni zichlikka ko'paytiring

Hajmi (ml) ni zichligi (g/ml) ga ko'paytirganda, ml birliklari yo'qoladi va qolgan narsa - aralashmaning gramm soni.

Masalan, H zichligi₂O - 18.0134 g/ml. Agar kimyoviy tenglama 500 ml H ni bildirsa₂O, birikmadagi grammlar soni 500 ml x 18.0134 g/ml yoki 9006, 7 g.

4 -qadam. Reaktiv moddalarning molyar massasini hisoblang

Molar massa - bu bir mol birikmadagi gramm (g) soni. Bu birlik tarkibidagi gramm va mol birliklarini o'zgartirish imkonini beradi. Molar massani hisoblash uchun siz birikmada qancha element molekulasi borligini, shuningdek birikmadagi har bir elementning atom massasini aniqlashingiz kerak.

Murakkab tarkibidagi har bir elementning atom sonini aniqlang. Masalan, glyukoza C ga teng₆H₁₂O₆va 6 uglerod atomidan, 12 vodorod atomidan va 6 kislorod atomidan iborat.
Har bir atomning grammdagi atom massasini aniqlang (g/mol). Glyukozadagi elementlarning atom massalari: uglerod, 12.0107 g/mol; vodorod, 1,007 g/mol; va kislorod, 159994 g/mol.
Har bir elementning atom massasini birikmada mavjud bo'lgan atomlar soniga ko'paytiring. Uglerod: 12.0107 x 6 = 72.0642 g/mol; vodorod: 1,007 x 12 = 12,084 g/mol; kislorod: 15.9994 x 6 = 95.9964 g/mol.
72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 g/mol bo'lgan birikmaning molyar massasini olish uchun yuqoridagi ko'paytirish natijalarini qo'shing. Shunday qilib, bir mol glyukozaning massasi 180,14 grammni tashkil qiladi.

5 -qadam. Molar massa yordamida birikmaning gramm sonini molga aylantiring

Molyar massani konversiya koeffitsienti sifatida ishlatib, ma'lum miqdordagi namunadagi mollar sonini hisoblashingiz mumkin. Ma'lum birikmaning gramm (g) sonini molyar massaga (g/mol) bo'ling. Hisob -kitoblarni tekshirishning eng oson usuli - bu birliklarning bir -biridan voz kechishiga ishonch hosil qilish va faqat mollarni qoldirish.

Masalan: 8,2 gramm vodorod xloridda (HCl) nechta mol bor?
H ning atom massasi 1.0007 va Cl 35.453, shuning uchun birikmaning molyar massasi 1.007 + 35.453 = 36.46 g/mol.
Grammlar sonini molyar massaga bo'lish natijasida 8,2 g/(36,46 g/mol) = 0,225 mol HCl bo'ladi.