Slik gjør du støkiometri (med bilder)

2024 Forfatter: Jason Gerald | [email protected]. Sist endret: 2024-01-15 08:21

I en kjemisk reaksjon kan stoff verken skapes eller ødelegges, så produktene fra en reaksjon må være lik antall reaktanter i reaksjonen. Støkiometri er studiet av det kvantitative forholdet mellom elementene i en reaksjon, som innebærer å beregne massen av reaktantene og produktene i dem. Støkiometri er en kombinasjon av matematikk og kjemi, og brukes ut fra et enkelt prinsipp ovenfor, at materie aldri øker eller minker i en reaksjon. Det første trinnet for å løse et kjemiproblem er å balansere ligningene.

Steg

Del 1 av 4: Balansering av kjemiske ligninger

Trinn 1. Skriv ned antall atomer som utgjør hver forbindelse på begge sider av ligningen

Kjemiske ligninger kan hjelpe deg med å identifisere atomene til hvert element i en reaksjon. I en kjemisk reaksjon kan materie verken skapes eller ødelegges, så en ligning sies å være ulik hvis antallet (og typer) av bestanddeler på begge sider av ligningen ikke er nøyaktig det samme.

• Ikke glem å multiplisere antall atomer med koeffisienten eller tallet under linjen hvis du har en.
• For eksempel, H.₂SÅ₄ + Fe - Fe₂(SÅ₄)₃ + H₂
• På venstre (reaktanter) side av ligningen er det 2 H, 1 S, 4 O og 1 Fe.
• På høyre (produkt) side av ligningen er det 2 H, 3 S, 12 O og 2 Fe.

Trinn 2. Legg til koeffisienter foran andre elementer enn oksygen og hydrogen for å balansere begge sider av ligningen

Finn det minst felles multiplumet av andre grunnstoffer enn oksygen og hydrogen for å utjevne antall atomer på begge sider av ligningen.

• For eksempel er det minst vanlige multiplumet (LCM) mellom 2 og 1 2 for Fe. Så legg til tallet 2 foran Fe -elementet på venstre side for å balansere det.
• LCM mellom 3 og 1 er 3 for elementet S. Så legg til tallet 3 foran forbindelsen H₂SÅ₄ for å balansere høyre og venstre side av ligningen.
• På dette stadiet vil ligningen i eksemplet ovenfor være: 3 H₂SÅ₄ + 2 Fe - Fe₂(SÅ₄)₃ + H₂

Trinn 3. Balanse mellom hydrogen og oksygenatomer

Antall hydrogen- og oksygenatomer er sist balansert fordi de generelt er tilstede i flere molekyler på begge sider av ligningen. I balanseringstrinnet i denne ligningen, ikke glem å beregne atomene på nytt etter at du har lagt til koeffisientene foran molekylene.

• I eksemplet her legger vi til tallet 3 foran forbindelsen H₂SÅ₄, så nå er det 6 hydrogenatomer på venstre side, men bare 2 hydrogenatomer på høyre side av ligningen. Vi har for tiden også 12 oksygenatomer på venstre side og 12 oksygenatomer på høyre side, så oksygenatomene er ekvivalente.
• Vi kan balansere hydrogenatomene ved å legge til tallet 3 foran H₂.
• Den siste ligningen etter balansering er 3 H₂SÅ₄ + 2 Fe - Fe₂(SÅ₄)₃ + 3 H₂.

Trinn 4. Gjenta atomene på begge sider av ligningen for å sikre at de er like mange

Når du er ferdig, beregner du på nytt og sjekker at likheten er det riktige trinnet. Du kan gjøre dette ved å legge sammen alle atomene på begge sider av ligningen og sørge for at de er like.

• Kontroller likheten i likningen vår igjen, 3 H₂SÅ₄ + 2 Fe - Fe₂(SÅ₄)₃ + 3 H₂.
• På venstre side av pilen er 6 H, 3 S, 12 O og 2 Fe.
• På høyre side av pilen er 2 Fe, 3 S, 12 O og 6 H.
• Antall atomer på høyre og venstre side er nøyaktig det samme, så denne ligningen er allerede ekvivalent.

Del 2 av 4: Konvertering av gram og mol

Trinn 1. Beregn molmassen til massen til den gitte forbindelsen i gram

Molar masse er antall gram (g) i en mol av en forbindelse. Denne enheten lar deg enkelt konvertere gram og mol av en forbindelse. For å beregne molarmassen må du vite hvor mange molekyler av elementet som er i forbindelsen, samt atommassen til hvert element i forbindelsen.

• Finn antall atomer for hvert element i en forbindelse. For eksempel er glukose C₆H₁₂O₆, og består av 6 karbonatomer, 12 hydrogenatomer og 6 oksygenatomer.
• Finn ut atommassen i gram per mol (g/mol) av hvert atom. Atommassene til elementene som utgjør glukose er: karbon, 12,0107 g/mol; hydrogen, 1,007 g/mol; og oksygen, 15 9994 g/mol.
• Multipliser hvert atoms masse med antall atomer som er tilstede i forbindelsen. Karbon: 12,0107 x 6 = 72,0642 g/mol; hydrogen: 1,007 x 12 = 12,084 g/mol; oksygen: 15,9999 x 6 = 95,9964 g/mol.
• Summen av alle produktene ovenfor er forbindelsens molare masse. 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 g/mol. Eller med andre ord, massen til ett glukosemolekyl er 180,14 gram.

Trinn 2. Konverter massen av en forbindelse til mol ved hjelp av molmassen

Molar masse kan brukes som en konverteringsfaktor, slik at du kan beregne antall mol i et gitt antall gram prøve. Del den kjente massen (g) med molmassen (g/mol). En enkel måte å kontrollere beregningene på er å sørge for at enhetene avbryter hverandre og lar bare molene være.

• For eksempel: hvor mange mol er det i 8,2 gram hydrogenklorid (HCl)?
• Atommassen til H er 1.0007 og Cl er 35.453, så molmassen til forbindelsen ovenfor er 1.007 + 35.453 = 36.46 g/mol.
• Deling av antall gram av forbindelsen med molmassen gir: 8,2 g / (36,46 g / mol) = 0,225 mol HCl.

Trinn 3. Bestem molforholdet mellom reaktantene

For å bestemme mengden produkt som produseres i en reaksjon, må du bestemme molforholdet. Molforholdet er forholdet mellom forbindelsene som reagerer med hverandre, og er angitt med koeffisientene til forbindelsene i reaksjonen som har vært ekvivalente.

• For eksempel, hva er molforholdet til KClO₃ med O.₂ i reaksjonen av 2 KClO₃ - 2 KCl + 30₂.
• Først og fremst må du kontrollere at ligningene ovenfor er ekvivalente. Glem aldri dette trinnet, ellers blir det oppnådde molforholdet feil. I dette eksemplet er mengdene av hvert element på begge sider av ligningen like, så reaksjonen er balansert.
• Forholdet mellom KClO₃ med O.₂ er 2/3. Du kan sette et hvilket som helst tall over og under, så lenge det representerer den riktige forbindelsen gjennom hele problemet.

Trinn 4. Multipliser krysset med molforholdet for å finne antall mol av den andre reaktanten

For å beregne antall mol av en forbindelse produsert eller nødvendig i en reaksjon, kan du bruke molforholdet. Kjemiproblemer vil vanligvis be deg om å bestemme antall mol som trengs eller produseres i en reaksjon fra massen (gram) til en bestemt reaktant.

• For eksempel i reaksjonsligningen N₂ + 3 H₂ - 2 NH₃ hvor mange mol NH₃ som ville resultere fra 3,00 gram N₂ som reagerer med H₂ i tilstrekkelig mengde?
• I dette eksemplet er H₂ tilgjengelig i tilstrekkelige mengder, og du trenger ikke å telle dem for å løse problemet.
• Endre først enhetene i gram N₂ være føflekker. Atommassen for nitrogen er 14,0067 g/mol, så molmassen er N₂ er 28,0134 g/mol. Deling mellom masse og molar masse vil gi 3,00 g/28,0134 g/mol = 0,107 mol.
• Beregn forholdet i problemet: NH₃: N₂ = x/0, 107 mol.
• Kryss multipliser dette forholdet med molforholdet til NH₃ med N.₂: 2: 1 x/0, 107 mol = 2/1 = (2 x 0, 107) = 1x = 0,214 mol.

Trinn 5. Konverter dette antall mol tilbake til masse ved å bruke molmassen til forbindelsen

Du vil bruke molmassen igjen, men nå er molarmassen nødvendig som en multiplikator for å returnere antall mol til gram. Sørg for å bruke riktig molarmasse av forbindelsen.

Molar masse NH₃ er 17,028 g/mol. Så 0,214 mol x (17,028 gram/mol) = 3,647 gram NH₃.

Del 3 av 4: Konvertering av liter gass og mol

Trinn 1. Finn ut om reaksjonen finner sted ved standard trykk og temperatur (STP)

STP er settet med betingelser som tillater 1 mol av en ideell gass å fylle et volum på 22.414 liter (l). Standardtemperaturen er 273, 15 Kelvin (K) og standardtrykket er 1 atmosfære (atm).

Vanligvis vil det ved problemer bli opplyst at reaksjonen finner sted ved 1 atm og 273 K, eller i STP

Trinn 2. Bruk konverteringsfaktoren på 22,414 l/mol for å konvertere antall liter gass til mol gass

Hvis reaksjonen finner sted under STP -forhold, kan du bruke 22,414 l/mol til å beregne antall mol i et kjent gassvolum. Del gassvolumet (l) med denne konverteringsfaktoren for å finne antall mol.

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

Trinn 3. Bruk den ideelle gassloven for å konvertere liter gass hvis ikke under STP -forhold

Hvis reaksjonen i problemet ikke finner sted under STP -forhold, må du bruke den ideelle gassloven PV = nRT for å beregne antall mol i en reaksjon. P er trykket i atmosfæriske enheter, V er volumet i liter, n er antall mol, R er gasslovkonstanten, 0,0821 l-atm/mol-grader, og T er temperaturen i grader Kelvin.

• Denne ligningen kan omorganiseres for å beregne mol, til å bli: n = RT/PV.
• Enhetene til gasskonstanten er designet for å eliminere alle andre enhetsvariabler.
• Bestem for eksempel antall mol i 2,4 liter O₂ ved 300 K og 1,5 atm. Ved å koble variablene til ligningen får vi: n = (0,0821 x 300)/(1, 5 x 2) = 24, 63/3, 6 = 6, 842 mol O₂.

Del 4 av 4: Konvertering av liter væsker og mol

Trinn 1. Beregn tettheten til væsken

Noen ganger gir kjemiske ligninger deg volumet av flytende reaktant og ber deg om å beregne antall gram eller mol som kreves for reaksjonen. For å konvertere volumet av en væske til gram, trenger du tettheten til væsken. Tetthet er uttrykt i masse/volum enheter.

Hvis tettheten er ukjent i problemet, må du kanskje slå den opp i en lærebok eller på internett

Trinn 2. Konverter volumet til milliliter (ml)

For å konvertere volumet til en væske til masse (g), må du bruke dens tetthet. Tetthet uttrykkes i gram per milliliter (g/ml), så volumet av en væske må også uttrykkes i milliliter for å beregne det.

Finn ut det kjente volumet. La oss for eksempel si i problemet at volumet av H. er kjent₂O er 1 liter. For å konvertere det til ml, trenger du bare å multiplisere det med 1000 fordi det er 1000 ml i 1 liter vann.

Trinn 3. Multipliser volumet med tettheten

Når du multipliserer volumet (ml) med densitet (g/ml), går ml -enhetene tapt, og det som gjenstår er antall gram av forbindelsen.

For eksempel er tettheten H₂O er 18,0134 g/ml. Hvis den kjemiske ligningen sier at det er 500 ml H₂O, antallet gram i forbindelsen er 500 ml x 18,0134 g/ml eller 9006, 7 g.

Trinn 4. Beregn molmassen til reaktantene

Molar masse er antall gram (g) i en mol av en forbindelse. Denne enheten lar deg endre enhetene gram og mol i en forbindelse. For å beregne molarmassen må du bestemme hvor mange molekyler av elementet som er i en forbindelse, samt atommassen til hvert element i forbindelsen.

• Bestem antall atomer for hvert element i en forbindelse. For eksempel er glukose C₆H₁₂O₆, og består av 6 karbonatomer, 12 hydrogenatomer og 6 oksygenatomer.
• Finn ut atommassen i gram per mol (g/mol) av hvert atom. Atommassene til elementene i glukose er: karbon, 12,0107 g/mol; hydrogen, 1,007 g/mol; og oksygen, 15 9994 g/mol.
• Multipliser atommassen til hvert element med antallet atomer som er tilstede i forbindelsen. Karbon: 12,0107 x 6 = 72,0642 g/mol; hydrogen: 1,007 x 12 = 12 084 g/mol; oksygen: 15,9999 x 6 = 95,9964 g/mol.
• Legg til multiplikasjonsresultatene ovenfor for å få molens masse av forbindelsen, som er 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 g/mol. Så massen av en mol glukose er 180,14 gram.

Trinn 5. Konverter antall gram av en forbindelse til mol ved hjelp av molmassen

Ved å bruke molmassen som en konverteringsfaktor, kan du beregne antall mol tilstede i et gitt antall gram prøve. Del antall gram (g) av den kjente forbindelsen med molmassen (g/mol). En enkel måte å kontrollere beregningene på er å sørge for at enhetene avbryter hverandre og lar bare molene være.

• For eksempel: hvor mange mol er det i 8,2 gram hydrogenklorid (HCl)?
• Atommassen til H er 1.0007 og Cl er 35.453, så molmassen til forbindelsen er 1.007 + 35.453 = 36.46 g/mol.
• Deling av antall gram av forbindelsen med molmassen gir: 8,2 g/(36,46 g/mol) = 0,225 mol HCl.