Delen:
Stoichiometrische berekeningen in wat ze bevatten, fases, oefeningen opgelost
de stoichiometrische berekeningen zijn die gemaakt op basis van de massa-relaties van de elementen of verbindingen die betrokken zijn bij een chemische reactie.
De eerste stap om ze te realiseren is om de chemische reactie van belang in balans te brengen. Ook moeten de juiste formules van de verbindingen die betrokken zijn bij het chemische proces bekend zijn.
De stoichiometrische berekeningen zijn gebaseerd op de toepassing van een reeks wetten, waaronder de volgende: de wet van behoud van de massa; de wet van bepaalde proporties of constante samenstelling; en tenslotte de wet van meerdere proporties.
De wet van behoud van de massa geeft aan dat bij een chemische reactie de som van de massa's van de reactanten gelijk is aan de som van de massa's van de producten. Bij een chemische reactie blijft de totale massa constant.
De wet van bepaalde verhoudingen of constante samenstelling stelt dat verschillende monsters van elke zuivere verbinding dezelfde elementen in dezelfde massahoudingen hebben. Puur water is bijvoorbeeld hetzelfde, ongeacht de bron of het continent (of de planeet) waar het vandaan komt.
En de derde wet, die van meerdere verhoudingen, geeft aan dat wanneer twee elementen A en B meer dan één verbinding vormen, de proportie van de massa van element B die combineert met een gegeven massa van element A, in elk van de verbindingen , kan worden uitgedrukt in termen van kleine gehele getallen. Dat wil zeggen, voor AnBm n en m het zijn hele getallen.
index
- 1 Wat zijn de stoichiometrische berekeningen en hun fasen??
- 1.1 Fasen
- 2 Oefeningen opgelost
- 2.1 - Oefening 1
- 2.2 - Oefening 2
- 2.3 -Oefening 3
- 2.4 -Oefening 4
- 2.5 - Oefening 5
- 2.6 - Oefening 6
- 3 referenties
Wat zijn de stoichiometrische berekeningen en hun fasen?
Het zijn berekeningen die zijn ontworpen om de verschillende vragen op te lossen die kunnen ontstaan wanneer een chemische reactie wordt bestudeerd. Hiervoor moet je kennis hebben van chemische processen en de wetten die hen regeren.
Met behulp van de stoichiometrische berekening kan men bijvoorbeeld de massa van een reactant, de onbekende massa van een andere reactant, verkrijgen. Je kunt ook de percentagesamenstelling kennen van de chemische elementen die in een verbinding aanwezig zijn en daaruit de empirische formule van de verbinding verkrijgen.
Dientengevolge staat kennis van de empirische of minimale formule van een verbinding de vaststelling van zijn moleculaire formule toe.
Bovendien maakt de stoichiometrische berekening het mogelijk om te weten in een chemische reactie die het beperkende reagens is, of als er een overtollig reagens is, evenals de massa van deze reagens.
stadia
De fasen zullen afhangen van het type probleem dat wordt gesteld, evenals de complexiteit ervan.
Twee veelvoorkomende situaties zijn:
-Reageer twee elementen om een verbinding te maken en ken alleen de massa van een van de reactanten.
-Het is gewenst om de onbekende massa van het tweede element te kennen, evenals de massa van de verbinding die resulteert uit de reactie.
In het algemeen moet bij de oplossing van deze oefeningen de volgende volgorde van fasen worden gevolgd:
-Stel de chemische reactievergelijking in.
-Breng de vergelijking in evenwicht.
-De derde fase is, door gebruik te maken van de atoomgewichten van de elementen en de stoichiometrische coëfficiënten, om de proportie van de massa's van de reactanten te verkrijgen..
-Dan, door gebruik te maken van de wet van de gedefinieerde verhoudingen, wanneer de massa van een reactantelement en de verhouding waarmee het reageert met het tweede element bekend is, de massa van het tweede element kennen.
-En de vijfde en laatste fase, als we de massa's van de reactantelementen kennen, kunnen we met hun som de massa van de in de reactie geproduceerde verbinding berekenen. In dit geval wordt deze informatie verkregen op basis van de wet van behoud van de massa.
Opgeloste oefeningen
-Oefening 1
Wat is het resterende reagens wanneer 15 g Mg in reactie wordt gebracht met 15 g S om MgS te vormen? En hoeveel gram MgS zal in de reactie worden geproduceerd?
gegevens:
-Mg-massa en S = 15 g
-Mg atoomgewicht = 24,3 g / mol.
-Atoomgewicht van S = 32,06 g / mol.
Stap 1: reactievergelijking
Mg + S => MgS (al gebalanceerd)
Stap 2: Bepaal de verhouding waarin Mg en S combineren om MgS te produceren
Voor de eenvoud kan het atoomgewicht van Mg worden afgerond op 24 g / mol en het atoomgewicht van S tot 32 g / mol. Dan zal de verhouding waarin de S en de Mg worden gecombineerd 32:24 zijn, waarbij de 2 termen worden gedeeld door 8, de verhouding wordt teruggebracht tot 4: 3.
In omgekeerde vorm is de verhouding waarin Mg is gecombineerd met S gelijk aan 3: 4 (Mg / S)
Stap 3: bespreking en berekening van het resterende reagens en zijn massa
De massa van Mg en S is voor beide 15 g, maar de verhouding waarin Mg en S reageren is 3: 4 en niet 1: 1. Vervolgens kan worden afgeleid dat het resterende reagens Mg is, omdat het in een kleinere verhouding is ten opzichte van S.
Deze conclusie kan worden getest door de massa van Mg te berekenen die met 15 g S reageert.
g Mg = 15 g S x (3 g Mg) / mol) / (4 g S / mol)
11,25 g Mg
Mg overmaat massa = 15 g - 11,25 g
3,75 g.
Stap 4: Massa van MgS gevormd in de reactie op basis van de wet van behoud van de massa
Massa van MgS = massa van Mg + massa van S
11,25 g + 15 g.
26, 25 g
Een oefening met didactische doeleinden kan op de volgende manier worden gedaan:
Bereken de grammen van S die reageren met 15 g Mg, gebruik in dit geval een verhouding van 4: 3.
g S = 15 g Mg x (4 g S / mol) / (3 g Mg / mol)
20 g
Als de situatie in dit geval werd gepresenteerd, zou men kunnen zien dat de 15 g S niet zou reiken om volledig te reageren met de 15 g Mg, waarbij 5 g ontbreekt. Dit bevestigt dat het resterende reagens Mg is en S het beperkende reagens is bij de vorming van MgS, wanneer beide reactieve elementen dezelfde massa hebben.
-Oefening 2
Bereken de massa natriumchloride (NaCl) en verontreinigingen in 52 g NaCl met een zuiverheidspercentage van 97,5%.
gegevens:
-Massa van het monster: 52 g NaCl
-Zuiverheidspercentage = 97,5%.
Stap 1: Berekening van de zuivere massa van NaCl
NaCl-massa = 52 g x 97,5% / 100%
50,7 g
Stap 2: berekening van de massa van onzuiverheden
% onzuiverheden = 100% - 97,5%
2,5%
Massa van onzuiverheden = 52 g x 2,5% / 100%
1,3 g
Daarom is van de 52 g zout 50,7 g zuivere kristallen van NaCl en 1,3 g verontreinigingen (zoals andere ionen of organische stof).
-Oefening 3
Welke massa zuurstof (O) zit er in 40 g salpeterzuur (HNO3), wetende dat het molecuulgewicht 63 g / mol is en het atoomgewicht van O is 16 g / mol?
gegevens:
-HNO-massa3 = 40 g
-Atoomgewicht van O = 16 g / mol.
-Molecuulgewicht van de HNO3
Stap 1: Bereken het aantal mol HNO3 aanwezig in een massa van 40 g zuur
Mollen HNO3 = 40 g HNO3 x 1 mol HNO3/ 63 g HNO3
0.635 mol
Stap 2: Bereken het aantal aanwezige mol O
De formule van de HNO3 geeft aan dat er 3 mol O voor elke mol HNO zijn3.
Mol O = 0,635 mol HNO3 X 3 mol O / mol HNO3
1.905 mol O
Stap 3: Bereken de hoeveelheid o aanwezig in 40 g HNO3
g O = 1.905 mol O x 16 g O / mol O
30.48 g
Dat wil zeggen, dat van de 40 g HNO3, 30,48 g is uitsluitend te wijten aan het gewicht van de molen aan zuurstofatomen. Deze grote hoeveelheid zuurstof is typerend voor oxoanionen of hun tertiaire zouten (NaNO3, bijvoorbeeld).
-Oefening 4
Hoeveel gram kaliumchloride (KCl) wordt geproduceerd door de ontleding van 20 g kaliumchloraat (KClO)?3), wetende dat het molecuulgewicht van KCl 74,6 g / mol en het molecuulgewicht van KClO is3 het is 122,6 g / mol
gegevens:
-Massa van KClO3 = 20 g
-Molecuulgewicht van KCl = 74,6 g / mol
-Molecuulgewicht van KClO3 = 122,6 g / mol
Stap 1: reactievergelijking
2KClO3 => 2KCl + 3O2
Stap 2: Berekening van de KClO-massa3
g KClO3 = 2 mol x 122,6 g / mol
245,2 g
Stap 3: Bereken de massa van KCl
g KCl = 2 mol x 74,6 g / mol
149,2 g
Stap 4: berekening van de massa van KCl geproduceerd door ontleding
245 g KC1O3 149,2 g KC1 wordt geproduceerd door ontleding. Vervolgens kan deze verhouding (stoichiometrische coëfficiënt) worden gebruikt om de massa KCl te vinden die wordt geproduceerd uit 20 g KClO3:
g KCl = 20 g KC1O3 x 149 g KCl / 245,2 g KC1O3
12.17 g
Merk op hoe de massaverhouding van de O is2 in de KClO3. Van de 20 g KClO3, iets minder dan de helft is te wijten aan de zuurstof die deel uitmaakt van het oxoanionchloraat.
-Oefening 5
Zoek de percentagesamenstelling van de volgende stoffen: a) dopa, C9H11NO4 en b) Vainillina, C8H8O3.
a) Dopa
Stap 1: Zoek het molecuulgewicht van de dopa C9H11NO4
Om dit te doen, wordt het atoomgewicht van de elementen die aanwezig zijn in de verbinding in eerste instantie vermenigvuldigd met het aantal mol dat wordt weergegeven door hun subscripts. Om het molecuulgewicht te vinden, voegt u de grammen toe die door de verschillende elementen worden geleverd.
Koolstof (C): 12 g / mol x 9 mol = 108 g
Waterstof (H): 1 g / mol x 11 mol = 11 g
Stikstof (N): 14 g / mol x 1 mol = 14 g
Zuurstof (O): 16 g / mol x 4 mol = 64 g
Molecuulgewicht van dopa = (108 g + 11 g + 14 g + 64 g)
197 g
Stap 2: Zoek de percentagesamenstelling van de elementen die aanwezig zijn in de dopa
Hiervoor wordt het molecuulgewicht (197 g) als 100%.
% van C = 108 g / 197 g x 100%
54,82%
% van H = 11 g / 197 g x 100%
5,6%
% van N = 14 g / 197 g x 100%
7,10%
% O = 64 g / 197 g
32.48%
b) Vanilline
Deel 1: berekening van het molecuulgewicht van vanilline C8H8O3
Om dit te doen, wordt het atoomgewicht van elk element vermenigvuldigd met het aantal van zijn huidige mollen, waarbij de massa wordt toegevoegd die wordt bijgedragen door de verschillende elementen
C: 12 g / mol x 8 mol = 96 g
H: 1 g / mol x 8 mol = 8 g
O: 16 g / mol x 3 mol = 48 g
Molecuulgewicht = 96 g + 8 g + 48 g
152 g
Deel 2: Zoek het% van de verschillende elementen in vanilline
Er wordt aangenomen dat het molecuulgewicht (152 g / mol) 100% vertegenwoordigt.
% C = 96 g / 152 g x 100%
63,15%
% H = 8 g / 152 g x 100%
5,26%
% O = 48 g / 152 g x 100%
31, 58%
-Oefening 6
De massapercentagesamenstelling van een alcohol is de volgende: koolstof (C) 60%, waterstof (H) 13% en zuurstof (O) 27%. Krijg uw minimale formule of empirische formule.
gegevens:
Atoomgewichten: C 12 g / mol, H 1 g / mol en zuurstof 16 g / mol.
Stap 1: berekening van het aantal mol van de elementen aanwezig in alcohol
Er wordt aangenomen dat de massa van de alcohol 100 g is. Dientengevolge is de massa van C 60 g, de massa van H 13 g en de massa zuurstof 27 g.
Berekening van het aantal moedervlekken:
Aantal mol = massa van het element / atoomgewicht van het element
mol C = 60 g / (12 g / mol)
5 mol
mol H = 13 g / (1 g / mol)
13 mol
mol O = 27 g / (16 g / mol)
1.69 mol
Stap 2: Verkrijg de minimale of empirische formule
Om dit te doen, vinden we het aandeel van gehele getallen tussen de aantallen moedervlekken. Dit dient om het aantal atomen van de elementen in de minimale formule te verkrijgen. Hiertoe worden de mol van de verschillende elementen gedeeld door het aantal molen van het element in een kleinere verhouding.
C = 5 mol / 1,69 mol
C = 2,96
H = 13 mol / 1,69 mol
H = 7,69
O = 1,69 mol / 1,69 mol
O = 1
Afronding van deze cijfers, de minimale formule is: C3H8O. Deze formule komt overeen met die van propanol, CH3CH2CH2OH. Deze formule is echter ook die van de CH-verbinding3CH2OCH3, ethylmethylether.
referenties
- Dominguez Arias M.J. (s.f.). Berekeningen in chemische reacties. Hersteld van: uv.es
- Berekeningen met chemische formules en vergelijkingen. [PDF]. Genomen uit: 2.chemistry.msu.edu
- SparkNotes. (2018). Stoichiometrische berekening. Teruggeplaatst van: sparknotes.com
- ChemPages Netorials. (N.D.). Stoichiometriemodule: algemene stoichiometrie. Teruggeplaatst van: chem.wisc.edu
- Flores, J. Química (2002) Redactioneel Santillana.
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chemie. (8e druk). CENGAGE Leren.