Stehiometrijas principa piemērs

The stehiometrijas princips ir ķīmiskais princips, kas nosaka, ka katrā ķīmiskajā reakcijā pastāv līdzsvars starp atomu skaits reaģējošās molekulās un atomu skaits reaģējošās molekulās ražot.

Šis princips ir balstīts uz matērijas saglabāšanas likumu, kas nosaka, ka katrā ir vienāds atomu skaits Reaktīvo vielu elements tiks saglabāts reakcijas produktos, kaut arī tos kombinē dažādos veidos.

Kad notiek ķīmiska reakcija, saites, kas veido reaģējošo savienojumu (reaģentu) molekulas, tiek sadalītas un modificētas, radot vienu vai vairākas vielas. Lai gan molekulas ir modificētas un vairs nav vienādas, atomi, kas tās veido, apvienojas a atšķirīgs, bet kopējais atomu skaits ir saglabājies, tāpēc tam jābūt vienādam pirms un pēc reakcija.

Piemēram, šādā ķīmiskā reakcijā:

HCl + NaOH -> NaCl + H₂VAI

Saskaņā ar stehiometrisko principu katrā vienādojuma pusē jābūt vienādam atomu skaitam. Apskatīsim to vienādojumu, kuru mēs redzējām:

HCl + NaOH	-->	NaCl + H2VAI
Ūdeņradis = 2 Nātrijs = 1 Hlors = 1 Skābeklis = 1	= = = =	Ūdeņradis = 2 Nātrijs = 1 Hlors = 1 Skābeklis = 1

Stehiometriskie aprēķini

Stehiometriskie aprēķini ir darbības, ar kuru palīdzību mēs pārbaudām, vai vienādojumos ir ievērots stehiometriskais princips, kā arī tā praktiskie pielietojumi.

Iepriekšējā sālsskābes un nātrija hidroksīda kombinācijas piemērā, lai iegūtu nātrija hlorīdu un ūdeni, mēs izgatavojām a stehiometriskais aprēķins pēc atomu skaita.

Vēl viena pārbaudes metode ir stehiometriskais aprēķins pēc atomu masas vienībām, Kurā aprēķins tiek veikts, pamatojoties uz apvienoto elementu atomu masu summu.

Šo aprēķinu var veikt pēc absolūtām masām vai noapaļojot. Iepriekš minētajā piemērā:

Aprēķins ar absolūto masu līdz divām zīmēm aiz komata:

HCl + Na OH -> Na Cl + H₂ VAI

(1.00 + 35.45) + (22.98 + 15.99 + 1.00) --> (22.98 + 35.45) + (2.00 + 15.99)

(36.45) + (39.97) --> (58.43) + (17.99)

76.42 --> 76.42

Atomu masas noapaļošanas aprēķins:

HCl + Na OH -> Na Cl + H₂ VAI

(1 + 35) + (23 + 16 + 1) --> (23 + 35) + (2 + 16)

(36) + (40) --> (58) + (18)

76 --> 76

Stehiometrisko vienādojumu pielietošana

Viens no stehiometrisko vienādojumu izmantojumiem ir līdzsvarojošie vienādojumi, ko var izdarīt, izmantojot Redox vai izmēģinājuma un kļūdu metodes, jo abos gadījumos Mērķis ir pārbaudīt, vai reaģentos un reaktoros ir vienāds katra elementa atomu skaits produktiem.

Šajā piemērā mums ir dzelzs trihlorīds:

Fe + Cl2 = FeCl3

Fe + Cl2	-->	FeCl3
Dzelzs = 1 Hlors = 2	= ~	Dzelzs = 1 Hlors = 3

Šajā gadījumā mēs zinām reaktīvo molekulu formulas: dzelzs (Fe) un hlors (Cl₂), un tā produkts: dzelzs trihlorīds (FeCl3₃) un, kā redzam, hlora atomu skaits abos vienādojumos nav vienāds.

Lai izpildītu stehiometrisko principu, mums jāatrod kopējais reakcijā iesaistīto atomu skaits un produkts, lai tie būtu vienādi.

Lai to izdarītu, mēs izmantojam vienu no vienādojumu līdzsvarošanas metodēm (Redox, izmēģinājums un kļūda). Šajā piemērā mēs izmantosim izmēģinājumu un kļūdu metodi.

Vismazākais kopējais skaitļu 2 un 3 reizinājums ir 6. Ja mēs reizinām tā, lai katrā vienādojuma pusē būtu 6 hlora atomi, mums būs šādi:

Fe + 3Cl2	-->	2FeCl3
Dzelzs = 1 Hlors = 6	~ =	Dzelzs = 2 Hlors = 6

Mēs jau līdzsvarojām hlora atomus, bet tagad mums trūkst dzelzs atoma. Kā mēs varam saprast, trūkstošais atoms atrodas reaģenta pusē. Tad mums būs:

2Fe + 3Cl2	-->	2FeCl3
Dzelzs = 2 Hlors = 6	= =	Dzelzs = 2 Hlors = 6

Kā redzam, mums jau ir 6 hlora atomi, kas reaģentos atrodas 3 molekulās, un katrā produkta molekulā 6 atomi ir sadalīti trīs atomu grupās. Tagad mēs redzam, ka, lai produktā iegūtu vienādu skaitu dzelzs atomu, reaģentos ir nepieciešamas divas dzelzs molekulas. Mēs esam līdzsvarojuši vienādojumu.

Vēl viena stehiometrisko vienādojumu izmantošana ir reaģentu aprēķināšana, lai izvairītos no abiem jebkuras vielas atkritumi, piemēram, vielu daudzuma aprēķināšana skābes neitralizēšanai vai a bāze.

To panāk, veicot molāro aprēķinu: katra molekulu veidojošā atoma atomu masu summa dod tā molāro masu. Piemēram:

Ja mēs meklējam borskābes (trioksoborskābes) molāro masu, kuras formula ir: H₃BO₃, mēs vispirms aprēķinām katra tā komponenta molekulmasu, izmantojot periodisko tabulu:

H₃ = (3)(1.00) = 3.00

B = (1) (10,81) = 10,81

VAI₃ = (3)(15.99) = 47.94

Molārā masa = 61,78

Tas nozīmē, ka 1 mols borskābes ir vienāds ar 61,78 gramiem.

Pēc tam katra savienojuma molu aprēķins mums palīdzēs aprēķināt precīzu reaktīvo vielu daudzumu lai tas nebūtu beidzies vai vajadzīgs reakcijas laikā, kā arī lai aprēķinātu, cik daudz iegūt noteiktu produkta daudzumu.

Piemērs:

Ja mēs izmantojam mūsu iepriekšējo dzelzs hlorīda piemēru, un mēs vēlamies uzzināt, cik daudz hlora ir apvienot ar 100 gramiem dzelzs un zināt, cik daudz ir dzelzs trihlorīda ražos.

Reakciju izsaka vienādojums:

2Fe + 3Cl₂ -> 2FeCl₃

Tagad mēs veicam molāro aprēķinu, noapaļojot atomu masas:

Fe = 56

Cl₂ = 70

FeCl₃ = 161

Līdz šim mums ir 1 mola katras vielas vērtība. Tagad mēs redzam, ka tiek saukts arī skaitlis, kas norāda reaktīvo un produktu molekulu skaitu stehiometriskais koeficients, un tas mums norāda, cik molu šīs vielas mijiedarbojas. Gadījumā, ja koeficients ir 1, tas nav rakstīts.

Tātad aizstājot vērtības, kas mums būs:

2Fe = 2 (56) = 112

3Cl₂ = 3(70) = 210

2FeCl₃ = 2(161) = 322

Mēs izmantojam trīs noteikumu, lai aprēķinātu hlora masu:

100/112 = x / 210

21000/112=187.5

Tātad, lai pilnībā reaģētu ar dzelzi, būs nepieciešami 187,5 grami hlora.

Tagad, lai aprēķinātu iegūto produktu, mēs piemērojam noteikumu 3:

100/112 = x / 322

32200/112=287.5

Tātad tiks saražoti 287,5 grami dzelzs trihlorīda.

Ja mēs saskaitām ar attiecībām iegūtos gramus, mums ir šādi rezultāti:

100 + 187.5 = 287.5

Ar kuru mēs pārbaudām, vai summas ir pareizas.

Stehiometriskais apzīmējums

Lai izvairītos no neskaidrībām un neskaidrībām, izsakot savienojumu nosaukumu un sastāvu, dažāda veida neorganisko savienojumu ķīmiskajā apzīmējumā IUPAC (Starptautiskā tīrās un lietišķās ķīmijas savienība) ir veicinājusi stehiometrisko apzīmējumu izmantošanu, ko galvenokārt izmanto akadēmiskajās un pētniecības jomās, ar kuru tiek mainīts sufiksu vai romiešu ciparu lietojums, izmantojot grieķu ciparu prefiksus, kas norāda katra elementa atomu skaitu, kas veido molekulas. Vienības atomu gadījumā prefikss tiek izlaists.

Stehiometriskajā apzīmējumā vispirms tiek minēts elektropozitīvs elements vai jons, kam seko elektronegatīvais.

Formula Vecais apzīmējums Stehiometriskais apzīmējums

FeO Dzelzs oksīds, Dzelzs oksīds Dzelzs oksīds

Ticība₂VAI₃: Dzelzs oksīds, Dzelzs III oksīds Dzelzs trioksīds

Ticība₃VAI₄: Dzelzs oksīds IV Tri-dzelzs tetraoksīds

Stehiometriskā principa piemēru piemēri

1. piemērs: Līdzsvarojiet šādu vienādojumu:

HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

Izmantojot oksīda reducēšanas metodi (REDOX):

HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

(+1-1)+(+4-4) --> (+2-2) + (+4-4)+ (-0)

Kā redzam, mangāns ir samazināts no +4 līdz +2.

Ja mēs pārskatām katra elementa vērtības, izņemot mangānu, kas ir samazināts, mēs redzam šādas vērtības

Elementa reaktīvie produkti

Ūdeņradis +1 +4

Hlors -1 -4

Skābeklis -4 -4

Tāpēc tagad mums ir jāsabalansē skaitļi, lai abās vienādojuma pusēs tiem būtu vienādas vērtības. Tā kā hlors un ūdeņradis atrodas vienā un tajā pašā molekulā, tas nozīmē, ka vērtību līdzsvarošanai ir nepieciešamas 4 sālsskābes molekulas:

4HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

(+4-4)+(+4-4) --> (+2-2) + (+4-4)+ (-0)

2. piemērs: Iepriekš minētajā vienādojumā:

4HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

Aprēķiniet, cik gramu mangāna dioksīda nepieciešams 80 gramu mangāna dihlorīda ražošanai.

Vispirms mēs aprēķinām katras molekulas molāro svaru (mēs noapaļosim ar veseliem skaitļiem):

HCl = 1 + 35 = 36 X 4 = 144

MnO₂ = 55 + 16 + 16 = 87

MnCl₂ = 55 + 35 + 35 = 125

H₂O = 1 + 1 + 16 = 18 X 2 = 36

Cl₂ = 35 + 35 = 70

Mēs piemērojam trīs noteikumu:

x / 87 = 80/125 = 6960/125 = 55,58

Tātad jums būs nepieciešami 55,58 grami magnija dioksīda.

3. piemērs: Iepriekš minētajā vienādojumā:

4HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

Aprēķiniet, cik gramu sālsskābes nepieciešams 80 gramu mangāna dihlorīda ražošanai.

Tā kā mēs jau zinām vērtības, mēs izmantojam trīs kārtulu:

x / 144 = 80/125 = 11520/125 = 92,16

Tas prasīs 92,16 gramus sālsskābes.

4. piemērs: Tajā pašā vienādojumā:

4HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

Aprēķiniet, cik gramu ūdens saražo, ražojot 125 gramus mangāna dihlorīda.

Mēs aizstājam vērtības un piemērojam trīs kārtulu:

x / 36 = 125/125 = 4500/125 = 36

Tiks saražoti 36 grami ūdens.