Загрузить PDF
Загрузить PDF
В соответствии с законом сохранения массы, материя не может появиться или исчезнуть в ходе химической реакции, поэтому количество вещества на выходе реакции должно равняться количеству вступивших в нее реагентов. Это означает, что при химической реакции сохраняется число атомов каждого элемента. Стехиометрия является мерой участвующих в реакции химических элементов. [1] X Источник информации При соответствующих расчетах учитывают массу реагентов и продуктов данной химической реакции. Нахождение стехиометрии наполовину состоит из математики, наполовину из химии, и при этом используется упомянутый выше принцип, согласно которому при химических реакциях материя никогда не исчезает и не возникает. При решении любой задачи по химии прежде всего следует сбалансировать химическое уравнение .
Шаги
-
Запишите количество атомов, из которых состоит каждое соединение с обеих сторон уравнения. Количество атомов каждого участвующего в реакции элемента можно определить по уравнению химической реакции. Поскольку в ходе химической реакции материя никогда не возникает и не исчезает, уравнение реакции не сбалансировано, если количество (и вид) атомов по разные стороны уравнения не совпадает.
- Не забудьте умножить количество атомов на соответствующие коэффициенты и подстрочные символы, если они есть в уравнении.
- Рассмотрим в качестве примера реакцию H 2 SO 4 + Fe ---> Fe 2 (SO 4 ) 3 + H 2 .
- В данной реакции реагентами (левая часть уравнения) выступают 2 атома водорода H (H 2 ), 1 атом серы S, 4 атома кислорода O (O 4 ) и 1 атом железа Fe.
- К продуктам реакции (правая часть уравнения) относятся 2 атома водорода H (H 2 ), 3 атома серы S (S 3 ), 12 атомов кислорода O (O 12 ) и 2 атома железа Fe (Fe 2 ).
-
Добавьте коэффициент перед элементами, за исключением кислорода и водорода, чтобы сбалансировать обе стороны уравнения. Найдите наименьший общий знаменатель для всех элементов кроме кислорода и водорода (вы сбалансируете их позже), чтобы получить одинаковое число атомов с обеих сторон уравнения.
- Например, в случае железа (Fe) наименьший общий знаменатель для 2 и 1 равен 2. Поставьте 2 перед символом Fe в левой части уравнения, чтобы сбалансировать число атомов железа.
- Для серы (S) наименьший общий знаменатель для 3 и 1 равен 3. Поставьте коэффициент 3 перед H 2 SO 4 , чтобы сбалансировать количество атомов серы в левой и правой части.
- После этого уравнение примет следующий вид: 3 H 2 SO 4 + 2 Fe ---> Fe 2 (SO 4 ) 3 + H 2 .
-
Сбалансируйте количество атомов водорода и кислорода. Водород и кислород балансируются в последнюю очередь, поскольку они обычно входят в состав нескольких молекул с обеих сторон уравнения. Не забудьте на данном этапе пересчитать атомы, если вы добавили коэффициенты перед молекулами.
- В нашем примере мы добавили 3 перед H 2 SO 4 , и теперь у нас 6 атомов водорода слева и только 2 атома водорода в правой части уравнения. В то же время мы имеем 12 атомов кислорода слева и 12 атомов этого элемента справа, то есть кислород сбалансирован.
- Чтобы сбалансировать водород, можно добавить коэффициент 3 перед H 2 .
- В результате сбалансированное уравнение выглядит следующим образом: 3 H 2 SO 4 + 2 Fe ---> Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3 H 2 .
-
Пересчитайте количество атомов с обеих сторон уравнения и убедитесь, что оно одинаково. После того как вы сбалансируете уравнение, желательно проверить, все ли правильно. Для этого еще раз сложите атомы каждого элемента по обе стороны уравнения и убедитесь, что их количество слева и справа одинаково.
- Проверим наше уравнение: 3 H 2 SO 4 + 2 Fe ---> Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3 H 2 .
- Слева от стрелки стоят 6 H, 3 S, 12 O и 2 Fe.
- По правую сторону от стрелки стоят 2 Fe, 3 S, 12 O и 6 H.
- Таким образом, левая и правая части содержат одинаковое количество атомов каждого элемента, то есть уравнение сбалансировано.
Реклама
-
Рассчитайте молярную массу вещества, количество которого дано в граммах. Молярная масса — это масса (в граммах) одного моля химического соединения. [2] X Источник информации С ее помощью можно легко перевести граммы в моли и наоборот. [3] X Источник информации Чтобы рассчитать молярную массу, необходимо определить, сколько атомов каждого элемента содержится в молекуле данного вещества, и узнать атомную массу этих элементов.
- Определите количество атомов каждого элемента в молекуле вещества. Например, молекула глюкозы имеет вид C 6 H 12 O 6 , то есть состоит из 6 атомов углерода, 12 атомов водорода и 6 атомов кислорода.
- Определите атомную массу каждого элемента в граммах на моль (г/моль). Как правило, атомные массы указаны в периодической таблице химических элементов под символами соответствующих элементов в виде десятичного числа. Например, атомные массы входящих в молекулу глюкозы элементов составляют: углерод — 12,0107 г/моль, водород — 1,007 г/моль, кислород — 15,9994 г/моль.
- Умножьте атомную массу каждого элемента на количество атомов в молекуле. Углерод: 12,0107 x 6 = 72,0642 г/моль; водород: 1,007 x 12 = 12,084 г/моль; кислород: 15,9994 x 6 = 95,9964 г/моль.
- Сложите полученные произведения, и вы найдете молярную массу химического соединения: 72,0642 + 12,084 + 95,9964 = 180,1446 г/моль. Таким образом, один моль глюкозы весит 180,14 грамма.
-
Переведите граммы вещества в моли с помощью молярной массы. Используя молярную массу в качестве коэффициента пересчета, можно найти количество молей, которое соответствует определенной массе вещества в граммах. Поделите известное количество граммов (г) на молярную массу (г/моль). [4] X Источник информации [5] X Источник информации Простой способ проверить правильность вычислений заключается в том, чтобы убедиться, что единицы измерения (граммы) сокращаются и остаются одни моли.
- Например, найдем, сколько молей содержится в 8,2 грамма хлороводорода (HCl).
- Атомная масса H равна 1,007, а Cl — 35,453. Таким образом, молярная масса вещества составляет 1,007 + 35,453 = 36,46 г/моль.
- Поделим количество граммов на молярную массу вещества и получим: 8,2 г / (36,46 г/моль) = 0,225 моля HCl.
-
Определите молярное соотношение реагентов. Чтобы определить выход продукта реакции, необходимо найти молярное соотношение. Эта величина показывает, в каком соотношении реагенты вступают в реакцию друг с другом, она определяется отношением коэффициентов перед веществами в сбалансированном уравнении реакции. [6] X Источник информации
- Например, найдем молярное соотношение KClO 3 и O 2 в реакции 2 KClO 3 ---> 2 KCl + 3 O 2 .
- Сначала проверим, сбалансировано ли уравнение. Никогда не забывайте об этом шаге, иначе получится неправильное соотношение. В данном случае с обеих сторон уравнения содержится равное количество атомов каждого элемента, то есть уравнение реакции сбалансировано.
- Отношение KClO 3 к O 2 составляет 2/3. Если не менять местами рассматриваемые вещества в ходе решения, неважно, какое из двух чисел стоит в числителе, а какое в знаменателе. [7] X Источник информации
-
Решите пропорцию с молярным соотношением, чтобы найти количество молей второго реагента. Чтобы вычислить число молей продуктов реакции или реагентов, следует использовать молярное соотношение. [8] X Источник информации В задачах обычно требуется найти необходимое для реакции количество молей исходного вещества или число молей продукта реакции по известной массе реагента.
- Рассмотрим в качестве примера реакцию N 2 + 3 H 2 ---> 2 NH 3 и определим, сколько молей NH 3 получится из 3,00 граммов N 2 и достаточного количества H 2 .
- В данном случае достаточное количество H 2 означает, что при решении задачи количество водорода можно не учитывать, так как его хватает для того, чтобы прореагировал весь азот.
- Сначала переведем данное в граммах количество N 2 в моли. Атомная масса азота составляет 14,0067 г/моль, поэтому молярная масса N 2 равна 28,0134 г/моль. Поделим массу на молярную массу и получим 3,00 г/28,0134 г/моль = 0,107 моль.
- Запишем соотношение веществ в уравнении: NH 3 : N 2 = x/0,107 моль.
- Приравняем эту дробь к молярному соотношению NH 3 и N 2 , которое составляет 2:1. x/0,107 моль = 2/1; (2 x 0,107) = 1x = 0,214 моль.
-
Переведите моли обратно в граммы, используя молярные массы веществ. В этом случае вновь следует использовать молярную массу, но на этот раз на нее необходимо умножить, чтобы перевести моли обратно в граммы. Используйте молярные массы соответствующих веществ.
- Молярная масса NH 3 равна 17,028 г/моль. Таким образом, получаем: 0,214 моль x (17,028 г/моль) = 3,647 грамма NH 3 .
Реклама
-
Узнайте, протекает ли реакция при стандартных условиях (температуре и давлении). При стандартных условиях 1 моль идеального газа занимает объем 22,414 литра (л). [9] X Источник информации Стандартная температура составляет 273,15 кельвина (K), а стандартное давление равно 1 атмосфере (атм). [10] X Источник информации
- Обычно подразумевается, что реакция протекает при нормальных условиях, то есть при 1 атм и 273 K.
-
Используйте множитель 22,414 л/моль, чтобы перевести литры газа в моли. Если реакция протекает при нормальных условиях, количество молей газа можно найти с помощью коэффициента 22,414 л/моль. [11] X Источник информации Поделите объем газа в литрах на данный коэффициент, чтобы определить число молей.
- Например, если дано 3,2 литра азота N 2 , находим: 3,2 л/22,414 л/моль = 0,143 моль.
-
Используйте уравнение состояния идеального газа, чтобы перевести литры в моли в том случае, если реакция протекает не при нормальных условиях. Если в условии задачи указано, что реакция протекает не при нормальных условиях, для определения количества молей газа следует использовать уравнение состояния идеального газа PV = nRT, [12] X Источник информации где P — давление в атмосферах, V — объем в литрах, n — количество молей, Т — температура в кельвинах, R — универсальная газовая постоянная, равная 0,0821 л-атм/моль-градус. [13] X Источник информации
- Данное уравнение можно переписать так, чтобы выразить количество молей через остальные величины: n = RT/PV.
- Единицы измерения универсальной газовой постоянной сокращаются с единицами измерения других величин, в результате остаются моли.
- Например, найдем, сколько молей содержится в 2,4 литрах O 2 при 300 К и 1,5 атм. Подставляя данные значения в формулу, получаем: n = (0,0821 x 300)/(1,5 x 2,4) = 24,63/3,6 = 6,842 моля O 2 .
Реклама
-
Вычислите плотность жидкости. Иногда в химических уравнениях указан объем жидкого реагента и требуется найти необходимое для реакции количество граммов или молей. Чтобы перевести объем в граммы, необходимо знать плотность жидкости. Плотность равна массе, поделенной на объем. [14] X Источник информации
- Если в условии задачи не указана плотность, ее можно найти в справочниках или интернете.
-
Переведите объем в миллилитры (мл). Чтобы перевести объем жидкости в массу (г), необходимо знать плотность жидкости. Плотность выражается в граммах на миллилитр (г/мл), поэтому объем жидкости следует перевести в миллилитры.
- Определите данный объем. Предположим, в условии задачи сказано, что имеется 1 литр H 2 O. Чтобы перевести объем в миллилитры, просто умножьте эту величину на 1000. В одном литре содержится 1000 миллилитров.
-
Вычислите молярную массу реагента. Молярная масса показывает, сколько граммов (г) весит один моль вещества. Она позволяет легко перевести граммы в моли и обратно. Чтобы найти молярную массу, необходимо определить, сколько молекул того или иного элемента содержится в соединении, а также атомную массу каждого элемента.
- Определите количество атомов каждого элемента в соединении. Например, молекула глюкозы имеет вид C 6 H 12 O 6 , то есть содержит 6 атомов углерода, 12 атомов водорода и 6 атомов кислорода.
- Определите атомную массу каждого элемента в граммах на моль (г/моль). Входящие в молекулу глюкозы элементы имеют следующие атомные массы: углерод — 12,0107 г/моль, водород — 1,007 г/моль, кислород — 15,9994 г/моль.
- Умножьте атомную массу каждого элемента на число атомов этого элемента в молекуле. Углерод: 12,0107 x 6 = 72,0642 г/моль; водород: 1,007 x 12 = 12,084 г/моль; кислород: 15,9994 x 6 = 95,9964 г/моль.
- Сложите полученные значения, чтобы найти молярную массу соединения: 72,0642 + 12,084 + 95,9964 = 180,1446 г/моль. Таким образом, один моль глюкозы весит 180,14 грамма.
-
Переведите граммы вещества в моли с помощью молярной массы. Используя молярную массу в качестве коэффициента пересчета, по известной массе вещества в граммах можно найти количество молей. Просто поделите количество граммов (г) на молярную массу (г/моль). [17] X Источник информации [18] X Источник информации Чтобы проверить, все ли правильно, убедитесь, что граммы сокращаются и остаются одни моли.
- Например, найдем, сколько молей содержится в 8,2 грамма хлороводорода (HCl).
- Атомная масса H равна 1,007, а атомная масса Cl составляет 35,453. Отсюда находим молярную массу соединения: 1,007 + 35,453 = 36,46 г/моль.
- Поделим количество граммов вещества на его молярную массу и получим число молей: 8,2 г / (36,46 г/моль) = 0,225 моля HCl.
Реклама
Источники
- ↑ http://www.chemteam.info/Stoichiometry/What-is-Stoichiometry.html
- ↑ http://preparatorychemistry.com/Bishop_molar_mass_conversion_factors_help.htm
- ↑ http://www.chemteam.info/Stoichiometry/Mole-Mass.html
- ↑ http://www.chemteam.info/Stoichiometry/Mass-Mass.html
- ↑ https://www.khanacademy.org/science/chemistry/chemical-reactions-stoichiome/stoichiometry-ideal/a/stoichiometry
- ↑ http://www.chemteam.info/Stoichiometry/Molar-Ratio.html
- ↑ http://www.chemteam.info/Stoichiometry/Mole-Mole.html
- ↑ http://www.chemteam.info/Stoichiometry/Mole-Mole.html
- ↑ http://chemistry-reference.com/stoichiometry/
- ↑ http://www.engineeringtoolbox.com/stp-standard-ntp-normal-air-d_772.html
- ↑ http://www.thegeoexchange.org/chemistry/stoichiometry/liters-to-moles.html
- ↑ http://chemistry-reference.com/stoichiometry/
- ↑ http://www.chemtutor.com/mols.htm
- ↑ http://uncw.edu/chem/Courses/Reeves/OnLineLabs/scienceMajors/Density_PH.pdf
- ↑ http://www.chemtutor.com/mols.htm
- ↑ http://butane.chem.uiuc.edu/pshapley/GenChem1/L21/2.html
- ↑ http://www.chemteam.info/Stoichiometry/Mass-Mass.html
- ↑ https://www.khanacademy.org/science/chemistry/chemical-reactions-stoichiome/stoichiometry-ideal/a/stoichiometry
Об этой статье
Эту страницу просматривали 3767 раз.
Реклама
