Как сделать стехиометрию (с картинками)

2024 Автор: Jason Gerald | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-15 08:22

В химической реакции нельзя ни создать, ни разрушить вещество, поэтому количество продуктов реакции должно быть равно количеству реагентов в реакции. Стехиометрия - это исследование количественного соотношения элементов в реакции, которое включает в себя расчет массы реагентов и продуктов в них. Стехиометрия - это комбинация математики и химии, которая применяется на основе одного простого принципа, приведенного выше, что материя никогда не увеличивается или уменьшается в реакции. Первый шаг к решению любой химической задачи - сбалансировать уравнения.

Шаг

Часть 1 из 4: Уравновешивание химических уравнений

Шаг 1. Запишите количество атомов, составляющих каждое соединение в обеих частях уравнения

Химические уравнения могут помочь вам идентифицировать атомы каждого элемента в реакции. В химической реакции материя не может быть ни создана, ни разрушена, поэтому уравнение считается неравным, если количество (и типы) составляющих атомов с обеих сторон уравнения не совсем одинаковы.

Не забудьте умножить количество атомов на коэффициент или число под чертой, если оно у вас есть.
Например, H₂ТАК₄ + Fe - Fe₂(ТАК₄)₃ + H₂
В левой части уравнения (реагенты) находятся 2 H, 1 S, 4 O и 1 Fe.
В правой части уравнения (продукт) находятся 2 H, 3 S, 12 O и 2 Fe.

Шаг 2. Добавьте коэффициенты перед элементами, отличными от кислорода и водорода, чтобы сбалансировать обе части уравнения

Найдите наименьшее общее кратное для элементов, отличных от кислорода и водорода, чтобы уравнять количество атомов в обеих частях уравнения.

Например, наименьшее общее кратное (НОК) между 2 и 1 для Fe равно 2. Итак, добавьте цифру 2 перед элементом Fe с левой стороны, чтобы сбалансировать его.
НОК между 3 и 1 равно 3 для элемента S. Итак, добавьте цифру 3 перед составным H.₂ТАК₄ чтобы сбалансировать правую и левую части уравнения.
На этом этапе уравнение приведенного выше примера будет: 3 H₂ТАК₄ + 2 Fe - Fe₂(ТАК₄)₃ + H₂

Шаг 3. Сбалансируйте атомы водорода и кислорода

Последним уравновешивается количество атомов водорода и кислорода, поскольку они обычно присутствуют в нескольких молекулах по обе стороны уравнения. На этапе балансировки этого уравнения не забудьте пересчитать атомы после добавления коэффициентов перед молекулами.

В приведенном здесь примере мы добавляем цифру 3 перед составным H₂ТАК₄, так что теперь в левой части уравнения есть 6 атомов водорода, а в правой - только 2 атома водорода. В настоящее время у нас также есть 12 атомов кислорода с левой стороны и 12 атомов кислорода с правой стороны, поэтому атомы кислорода эквивалентны.
Мы можем уравновесить атомы водорода, добавив цифру 3 перед H₂.
Окончательное уравнение после балансировки - 3 H₂ТАК₄ + 2 Fe - Fe₂(ТАК₄)₃ + 3 часа₂.

Шаг 4. Пересчитайте атомы в обеих частях уравнения, чтобы убедиться, что они равны

После этого пересчитайте и дважды проверьте, что равенство является правильным шагом. Вы можете сделать это, сложив все атомы по обе стороны уравнения и убедившись, что они одинаковы.

Еще раз проверим равенство нашего уравнения, 3 H₂ТАК₄ + 2 Fe - Fe₂(ТАК₄)₃ + 3 часа₂.
Слева от стрелки 6 H, 3 S, 12 O и 2 Fe.
Справа от стрелки указаны 2 Fe, 3 S, 12 O и 6 H.
Количество атомов в правой и левой частях совершенно одинаковое, так что это уравнение уже эквивалентно.

Часть 2 из 4: преобразование граммов и молей

Шаг 1. Рассчитайте молярную массу данного соединения в граммах

Молярная масса - это количество граммов (г) в одном моль соединения. Эта единица позволяет легко переводить граммы и моль соединения. Чтобы рассчитать молярную массу, вам необходимо знать, сколько молекул элемента находится в соединении, а также атомную массу каждого элемента в соединении.

Найдите количество атомов каждого элемента в соединении. Например, глюкоза - это C₆ЧАС₁₂О₆, и состоит из 6 атомов углерода, 12 атомов водорода и 6 атомов кислорода.
Узнайте атомную массу в граммах на моль (г / моль) каждого атома. Атомные массы элементов, из которых состоит глюкоза, составляют: углерод 12,0 · 107 г / моль; водород 1,007 г / моль; и кислород 15,9994 г / моль.
Умножьте массу каждого атома на количество атомов, присутствующих в соединении. Углерод: 12,0107 х 6 = 72,0642 г / моль; водород: 1,007 х 12 = 12,084 г / моль; кислород: 15,9994 х 6 = 95,9964 г / моль.
Сумма всех вышеперечисленных продуктов и есть молярная масса соединения. 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 г / моль. Другими словами, масса одной молекулы глюкозы составляет 180,14 грамма.

Шаг 2. Преобразуйте массу соединения в моль, используя молярную массу

Молярную массу можно использовать в качестве коэффициента преобразования, чтобы можно было рассчитать количество молей в заданном количестве граммов образца. Разделите известную массу (г) на молярную массу (г / моль). Самый простой способ проверить свои расчеты - убедиться, что единицы взаимно компенсируют друг друга и оставляют только родинки.

Например: сколько молей содержится в 8,2 граммах хлористого водорода (HCl)?
Атомная масса H составляет 1.0007, а Cl - 35.453, поэтому молярная масса вышеуказанного соединения составляет 1.007 + 35.453 = 36,46 г / моль.
Разделив количество граммов соединения на его молярную массу, получим: 8,2 г / (36,46 г / моль) = 0,225 моль HCl.

Шаг 3. Определите молярное соотношение между реагентами

Чтобы определить количество продукта, полученного в результате реакции, необходимо определить молярное соотношение. Молярное соотношение - это соотношение соединений, взаимодействующих друг с другом, и оно обозначено коэффициентами соединений в реакции, которые были эквивалентными.

Например, каково мольное соотношение KClO₃ с O₂ в реакции 2 KClO₃ - 2 KCl + 3 O₂.
Прежде всего убедитесь, что приведенные выше уравнения эквивалентны. Никогда не забывайте этот шаг, иначе полученное молярное соотношение будет неверным. В этом примере количества каждого элемента в обеих частях уравнения равны, поэтому реакция сбалансирована.
Соотношение между KClO₃ с O₂ составляет 2/3. Вы можете поставить любое число сверху и снизу, если оно представляет соответствующее соединение во всей задаче.

Шаг 4. Умножьте крест на молярное отношение, чтобы найти количество молей другого реагента

Чтобы рассчитать количество молей соединения, образующегося или требуемого в реакции, вы можете использовать молярное соотношение. В задачах химии обычно просят определить количество молей, необходимых или получаемых в результате реакции из массы (граммов) определенного реагента.

Например, в уравнении реакции N₂ + 3 часа₂ - 2 NH₃ сколько молей NH₃ что получится из 3,00 граммов N₂ который реагирует с H₂ в достаточном количестве?
В этом примере H₂ имеются в достаточном количестве, и вам не нужно их пересчитывать, чтобы решить проблему.
Сначала измените единицы граммов N₂ быть родинками. Атомная масса азота составляет 14,0067 г / моль, поэтому молярная масса составляет N₂ составляет 28,0134 г / моль. Разделение массы на молярную массу даст 3,00 г / 28,0134 г / моль = 0,107 моль.
Рассчитайте соотношение в задаче: NH₃: N₂ = x / 0, 107 моль.
Умножьте это соотношение крест-накрест на молярное соотношение NH₃ с N₂: 2: 1 x / 0, 107 моль = 2/1 = (2 x 0, 107) = 1x = 0,214 моль.

Шаг 5. Преобразуйте это количество молей обратно в массу, используя молярную массу соединения

Вы снова будете использовать молярную массу, но теперь молярная масса нужна как множитель, чтобы вернуть количество молей в граммы. Обязательно используйте правильную молярную массу соединения.

Молярная масса NH₃ составляет 17,028 г / моль. Итак, 0,214 моль x (17028 г / моль) = 3,647 г NH.₃.

Часть 3 из 4: преобразование литров газа в моль

Шаг 1. Узнайте, протекает ли реакция при стандартном давлении и температуре (STP)

STP - это набор условий, при которых 1 моль идеального газа заполняет объем 22,414 л (л). Стандартная температура составляет 273,15 Кельвина (К), а стандартное давление - 1 атмосфера (атм).

Как правило, в задачах будет указано, что реакция протекает при 1 атм и 273 К или в STP

Шаг 2. Используйте коэффициент преобразования 22 414 л / моль, чтобы преобразовать количество литров газа в моль газа

Если реакция протекает в стандартных условиях, вы можете использовать 22,414 л / моль для расчета количества молей в известном объеме газа. Разделите объем газа (л) на этот коэффициент пересчета, чтобы найти количество молей.

Например, чтобы преобразовать 3,2 литра N₂ газ в моль: 3,2 л / 22, 414 л / моль = 0,143 моль.

Шаг 3. Используйте закон идеального газа для преобразования литров газа, если не в условиях STP

Если реакция в задаче не происходит в условиях STP, вы должны использовать закон идеального газа PV = nRT для расчета количества молей в реакции. P - давление в атмосферных единицах, V - объем в литрах, n - количество молей, R - газовая константа, 0,0821 л-атм / моль-градус, а T - температура в градусах Кельвина.

Это уравнение можно переформулировать для расчета молей в следующем виде: n = RT / PV.
Единицы измерения газовой постоянной предназначены для исключения всех других единиц измерения.
Например, определите количество молей в 2,4 л O₂ при 300 К и 1,5 атм. Подставляя переменные в уравнение, мы получаем: n = (0,0821 x 300) / (1, 5 x 2) = 24, 63/3, 6 = 6, 842 моль O₂.

Часть 4 из 4: преобразование литров жидкости в моль

Шаг 1. Рассчитайте плотность жидкости

Иногда химические уравнения дают вам объем жидкого реагента и просят вас вычислить количество граммов или молей, необходимое для реакции. Чтобы перевести объем жидкости в граммы, вам нужна плотность жидкости. Плотность выражается в единицах массы / объема.

Если плотность в задаче неизвестна, возможно, вам придется поискать ее в учебнике или в Интернете

Шаг 2. Преобразуйте объем в миллилитры (мл)

Чтобы преобразовать объем жидкости в массу (г), вы должны использовать ее плотность. Плотность выражается в граммах на миллилитр (г / мл), поэтому для ее расчета объем жидкости также должен быть выражен в миллилитрах.

Узнайте известный объем. Например, предположим, что в задаче известен объем H.₂О - 1 литр. Чтобы преобразовать его в мл, вам просто нужно умножить его на 1000, потому что в 1 литре воды 1000 мл.

Шаг 3. Умножьте объем на плотность

При умножении объема (мл) на его плотность (г / мл) единицы в миллилитрах теряются, а остается количество граммов соединения.

Например, плотность H₂O составляет 18,0134 г / мл. Если химическое уравнение говорит, что имеется 500 мл H₂О, количество граммов в соединении составляет 500 мл х 18,0134 г / мл или 9006,7 г.

Шаг 4. Рассчитайте молярную массу реагентов

Молярная масса - это количество граммов (г) в одном моль соединения. Эта единица позволяет вам изменять единицы измерения в граммах и молях в соединении. Чтобы вычислить молярную массу, вы должны определить, сколько молекул элемента находится в соединении, а также атомную массу каждого элемента в соединении.

Определите количество атомов каждого элемента в соединении. Например, глюкоза - это C₆ЧАС₁₂О₆, и состоит из 6 атомов углерода, 12 атомов водорода и 6 атомов кислорода.
Узнайте атомную массу в граммах на моль (г / моль) каждого атома. Атомные массы элементов в глюкозе составляют: углерод 12,0 · 107 г / моль; водород 1,007 г / моль; и кислород 15,9994 г / моль.
Умножьте атомную массу каждого элемента на количество атомов, присутствующих в соединении. Углерод: 12,0107 х 6 = 72,0642 г / моль; водород: 1,007 х 12 = 12,084 г / моль; кислород: 15,9994 х 6 = 95,9964 г / моль.
Сложите приведенные выше результаты умножения, чтобы получить молярную массу соединения, которая составляет 72,0642 + 12,084 + 95,9964 = 180,1446 г / моль. Итак, масса одного моля глюкозы составляет 180,14 грамма.

Шаг 5. Преобразуйте количество граммов соединения в моль, используя молярную массу

Используя молярную массу в качестве коэффициента преобразования, вы можете рассчитать количество молей, присутствующих в данном количестве граммов образца. Разделите количество граммов (г) известного соединения на молярную массу (г / моль). Самый простой способ проверить свои расчеты - убедиться, что единицы взаимно компенсируют друг друга и оставляют только родинки.

Например: сколько молей содержится в 8,2 граммах хлористого водорода (HCl)?
Атомная масса H составляет 1.0007, а Cl - 35.453, поэтому молярная масса соединения составляет 1.007 + 35.453 = 36,46 г / моль.
Разделив количество граммов соединения на молярную массу, получим: 8,2 г / (36,46 г / моль) = 0,225 моль HCl.