איך לעשות סטוצ'יומטריה (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: Jason Gerald | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-15 08:15

בתגובה כימית לא ניתן ליצור או להרוס חומר, ולכן תוצרי התגובה חייבים להיות שווים למספר המגיבים בתגובה. Stoichiometry הוא מחקר על הקשר הכמותי של האלמנטים בתגובה, הכולל חישוב המסה של המגיבים והמוצרים בהם. Stoichiometry הוא שילוב של מתמטיקה וכימיה, והוא מיושם על בסיס עיקרון פשוט אחד לעיל, שהחומר לעולם אינו עולה או יורד בתגובה. הצעד הראשון לפתרון כל בעיה בכימיה הוא איזון המשוואות.

שלב

חלק 1 מתוך 4: איזון משוואות כימיות

שלב 1. רשום את מספר האטומים המרכיבים כל תרכובת משני צידי המשוואה

משוואות כימיות יכולות לעזור לך לזהות את האטומים של כל יסוד בתגובה. בתגובה כימית לא ניתן ליצור או להרוס חומר, ולכן אומרים שמשוואה היא לא שווה אם מספר האטומים (והסוגים) של האטומים המרכיבים משני צידי המשוואה אינם זהים לחלוטין.

• אל תשכח להכפיל את מספר האטומים במקדם או במספר מתחת לקו אם יש לך אחד.
• לדוגמה, ח₂לכן₄ + Fe - Fe₂(לכן₄)₃ + ח₂
• בצד השמאלי (המגיבים) של המשוואה ישנם 2 H, 1 S, 4 O ו- 1 Fe.
• בצד הימני (המוצר) של המשוואה ישנם 2 H, 3 S, 12 O ו- 2 Fe.

שלב 2. הוסף מקדמים מול יסודות אחרים מלבד חמצן ומימן כדי לאזן את שני צידי המשוואה

מצא את הכפולה הפחות נפוצה של יסודות מלבד חמצן ומימן כדי להשוות את מספר האטומים משני צידי המשוואה.

• לדוגמה, הכפולה הפחות נפוצה (LCM) בין 2 ל -1 היא 2 עבור Fe. אז, הוסף את המספר 2 מול רכיב ה- Fe בצד שמאל כדי לאזן אותו.
• ה- LCM בין 3 ל -1 הוא 3 עבור היסוד S. לכן, הוסף את המספר 3 מול המתחם H₂לכן₄ לאיזון הצד הימני והשמאלי של המשוואה.
• בשלב זה, המשוואה של הדוגמא לעיל תהיה: 3 H₂לכן₄ + 2 Fe - Fe₂(לכן₄)₃ + ח₂

שלב 3. איזון בין אטומי המימן והחמצן

מספר אטומי המימן והחמצן מאוזן אחרון מכיוון שהם נמצאים בדרך כלל במספר מולקולות משני צידי המשוואה. בשלב האיזון של משוואה זו, אל תשכח לחשב מחדש את האטומים לאחר שהוספת את המקדמים מול המולקולות.

• בדוגמה כאן, נוסיף את המספר 3 מול המתחם H₂לכן₄, אז עכשיו יש 6 אטומי מימן בצד שמאל, אבל רק 2 אטומי מימן בצד ימין של המשוואה. כרגע יש לנו 12 אטומי חמצן בצד שמאל ו -12 אטומי חמצן בצד ימין, כך שאטומי החמצן שווים.
• אנו יכולים לאזן את אטומי המימן על ידי הוספת המספר 3 מול H₂.
• המשוואה הסופית לאחר האיזון היא 3 H₂לכן₄ + 2 Fe - Fe₂(לכן₄)₃ + 3 H₂.

שלב 4. ספר את האטומים משני צידי המשוואה כדי לוודא שהם אותו מספר

לאחר שתסיים, חשב מחדש ובדוק שוב שהשוויון הוא הצעד הנכון. אתה יכול לעשות זאת על ידי חיבור כל האטומים משני צידי המשוואה וודא שהם זהים.

• בדוק שוב את שוויון המשוואה שלנו, 3 H₂לכן₄ + 2 Fe - Fe₂(לכן₄)₃ + 3 H₂.
• בצד שמאל של החץ 6 H, 3 S, 12 O ו- 2 Fe.
• בצד ימין של החץ 2 Fe, 3 S, 12 O ו- 6 H.
• מספר האטומים בצד ימין ושמאל זהה לחלוטין, ולכן המשוואה הזו כבר שווה ערך.

חלק 2 מתוך 4: המרת גרם ומול

שלב 1. חשב את המסה הטוחנת של המסה של התרכובת הנתונה בגרמים

המסה הטוחנת היא מספר הגרמים (ז) בשומה אחת של תרכובת. יחידה זו מאפשרת לך להמיר בקלות גרם ושומות של תרכובת. כדי לחשב את המסה הטוחנת, עליך לדעת כמה מולקולות של היסוד נמצאות בתרכובת, כמו גם את המסה האטומית של כל יסוד בתרכובת.

• מצא את מספר האטומים של כל יסוד במתחם. לדוגמה, גלוקוז הוא C₆ח₁₂או₆, והוא מורכב מ -6 אטומי פחמן, 12 אטומי מימן ו -6 אטומי חמצן.
• גלה את המסה האטומית בגרמים לשומה (גרם/מול) של כל אטום. המונים האטומיים של היסודות המרכיבים את הגלוקוז הם: פחמן, 12.0107 גרם/מול; מימן, 1.007 גרם/מול; וחמצן, 15,9994 גרם/מול.
• הכפל את המסה של כל אטום במספר האטומים הקיימים במתחם. פחמן: 12.0107 x 6 = 72.0642 גרם/מול; מימן: 1.007 x 12 = 12,084 גרם/מול; חמצן: 15.9994 x 6 = 95.9964 גרם/מול.
• סכום כל המוצרים לעיל הוא המסה הטוחנת של התרכובת. 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 גרם/מול. או במילים אחרות, המסה של מולקולת גלוקוז אחת היא 180.14 גרם.

שלב 2. המר את מסת התרכובת לשומות באמצעות המסה הטוחנת

ניתן להשתמש במסה טוחנת כגורם המרה, כך שתוכל לחשב את מספר השומות במספר נתון של גרם דגימה. חלקו את המסה הידועה (ז) במסה הטוחנת (גרם/מול). דרך קלה לבדוק את החישובים שלך היא לוודא שהיחידות מבטלות זו את זו בחוץ ומשאירות רק את השומות.

• לדוגמא: כמה שומות יש ב -8.2 גרם מימן כלוריד (HCl)?
• המסה האטומית של H היא 1.0007 ו- Cl היא 35.453 ולכן המסה הטוחנת של המתחם הנ"ל היא 1.007 + 35.453 = 36.46 גרם/מול.
• חלוקת מספר הגרמים של התרכובת במסה הטוחנת שלה נותנת: 8.2 גרם / (36.46 גרם / מול) = 0.225 mol HCl.

שלב 3. קבע את היחס הטוחני בין המגיבים

כדי לקבוע את כמות המוצר המיוצר בתגובה, עליך לקבוע את היחס הטוחני. היחס הטוחני הוא היחס בין התרכובות המגיבות זו עם זו, ומצוין על ידי מקדמי התרכובות בתגובה שהיו שוות ערך.

• לדוגמה, מהו היחס הטוחני של KClO₃ עם או₂ בתגובה של 2 KClO₃ - 2 KCl + 3 O₂.
• קודם כל, ודא שהמשוואות הנ"ל שוות ערך. לעולם אל תשכח את השלב הזה או שהיחס הטוחני המתקבל יהיה שגוי. בדוגמה זו, הכמויות של כל אלמנט משני צידי המשוואה שוות, כך שהתגובה מאוזנת.
• היחס בין KClO₃ עם או₂ הוא 2/3. אתה יכול לשים כל מספר מעל ומתחת, כל עוד הוא מייצג את המתחם המתאים לאורך כל הבעיה.

שלב 4. הכפל את הצלב ביחס הטוחן כדי למצוא את מספר השומות של המגיב השני

כדי לחשב את מספר השומות של תרכובת המיוצרת או הנדרשת בתגובה, ניתן להשתמש ביחס הטוחן. בעיות כימיה בדרך כלל יבקשו מכם לקבוע את מספר השומות הדרושות או המיוצרות בתגובה מהמסה (גרם) של מגיב מסוים.

• לדוגמה, במשוואת התגובה N₂ + 3 ח '₂ - 2 NH₃ כמה שומות NH₃ מה שנובע מ- 3.00 גרם N₂ המגיב עם H₂ בכמות מספקת?
• בדוגמה זו, ח₂ זמין בכמות מספקת ואתה לא צריך לספור אותם כדי לפתור את הבעיה.
• ראשית, שנה את יחידות הגרם N.₂ להיות שומות. המסה האטומית של חנקן היא 14.0067 גרם/מול ולכן המסה הטוחנת היא N₂ הוא 28.0134 גרם/מול. חלוקה בין מסה למסה טוחנת תיתן 3.00 גרם/28.0134 גרם/מול = 0.107 מול.
• חשב את היחס בבעיה: NH₃: נ₂ = x/0, 107 שומות.
• הצלב הכפל את היחס הזה ביחס הטוחן של NH₃ עם נ₂: 2: 1 x/0, 107 שומות = 2/1 = (2 x 0, 107) = 1x = 0.214 שומות.

שלב 5. המר את מספר השומות הזה בחזרה למסה באמצעות המסה הטוחנת של התרכובת

תשתמש שוב במסה הטוחנת, אך כעת יש צורך במסה הטוחנת כמכפיל כדי להחזיר את מספר השומות לגרמים. הקפד להשתמש במסה הטוחנת הנכונה של התרכובת.

מסה טוחנת NH₃ הוא 17.028 גרם/מול. אז 0.214 שומות x (17,028 גרם/מול) = 3.647 גרם NH₃.

חלק 3 מתוך 4: המרת ליטר גז ומול

שלב 1. ברר אם התגובה מתרחשת בלחץ ובטמפרטורה סטנדרטיים (STP)

STP הוא מכלול התנאים המאפשרים לשומה אחת של גז אידיאלי למלא נפח של 22.414 ליטר (ליטר). הטמפרטורה הסטנדרטית היא 273, 15 קלווין (K) והלחץ הסטנדרטי הוא אטמוספירה אחת (אטם).

באופן כללי, בבעיות יצוין כי התגובה מתרחשת באטמון אחד וב- 273 K, או ב- STP

שלב 2. השתמש במקדם ההמרה של 22,414 ליטר/מול כדי להמיר את מספר הליטרים של גז לשומות גז

אם התגובה מתרחשת בתנאי STP, ניתן לחשב את מספר השומות בנפח גז ידוע בעזרת 22.414 ליטר/מול. חלק את נפח הגז (l) לפי גורם המרה זה כדי למצוא את מספר השומות.

לדוגמה, להמיר 3.2 ליטר N₂ גז לשומות: 3.2 l/22, 414 l/mol = 0.143 מול.

שלב 3. השתמש בחוק הגז האידיאלי להמרת ליטרים של גז אם לא בתנאי STP

אם התגובה בבעיה אינה מתרחשת בתנאי STP, עליך להשתמש בחוק הגז האידיאלי PV = nRT כדי לחשב את מספר השומות בתגובה. P הוא הלחץ ביחידות אטמוספריות, V הוא הנפח בליטרים, n הוא מספר השומות, R הוא קבוע חוק הגז, 0.0821 l-atm/mol- מעלות ו- T הוא הטמפרטורה במעלות קלווין.

• ניתן לשנות את המשוואה הזו לחישוב שומות, ולהפוך ל: n = RT/PV.
• היחידות של קבוע הגז נועדו לחסל את כל משתני היחידה האחרים.
• לדוגמה, קבע את מספר השומות ב- 2.4 ליטר O₂ ב 300 K ו- 1.5 atm. בחיבור המשתנים למשוואה נקבל: n = (0.0821 x 300)/(1, 5 x 2) = 24, 63/3, 6 = 6, 842 שומות O₂.

חלק 4 מתוך 4: המרת ליטר נוזלים ומול

שלב 1. חשב את צפיפות הנוזל

לפעמים, משוואות כימיות נותנות לך את נפח המגיב הנוזלי ומבקשות ממך לחשב את מספר הגרמים או השומות הנדרשות לתגובה. כדי להמיר את נפח הנוזל לגרמים, אתה צריך את צפיפות הנוזל. הצפיפות מתבטאת ביחידות מסה/נפח.

אם הצפיפות לא ידועה בבעיה, ייתכן שיהיה עליך לחפש אותה בספר לימוד או באינטרנט

שלב 2. המר את הנפח למיליליטר (מ"ל)

כדי להמיר את נפח הנוזל למסה (ז), עליך להשתמש בצפיפותו. הצפיפות מתבטאת בגרמים למיליליטר (גרם/מ ל), ולכן נפח הנוזל חייב להתבטא גם במיליליטר כדי לחשב אותו.

גלה את הכרך הידוע. לדוגמה, נניח בבעיה כי נפח ה- H ידוע₂O הוא 1 ליטר. כדי להמיר אותו למ"ל, אתה רק צריך להכפיל אותו ב -1000 כי יש 1000 מ"ל בליטר מים אחד.

שלב 3. הכפל את עוצמת הקול בצפיפות

כאשר מכפילים את הנפח (מיליליטר) בצפיפותו (גרם/מ ל) יחידות המיליון הולכות לאיבוד ומה שנותר הוא מספר הגרמים של התרכובת.

לדוגמה, הצפיפות H₂O הוא 18.0134 גרם/מ"ל. אם המשוואה הכימית אומרת שיש 500 מ"ל של H₂O, מספר הגרמים במתחם הוא 500 מ"ל x 18.0134 גרם/מ"ל או 9006, 7 גרם.

שלב 4. חישוב המסה הטוחנת של המגיבים

המסה הטוחנת היא מספר הגרמים (ז) בשומה אחת של תרכובת. יחידה זו מאפשרת לך לשנות את יחידות הגרמים והשומות במתחם. כדי לחשב את המסה הטוחנת, עליך לקבוע כמה מולקולות היסוד נמצאות בתרכובת, כמו גם את המסה האטומית של כל יסוד בתרכובת.

• קבע את מספר האטומים של כל יסוד בתרכובת. לדוגמה, גלוקוז הוא C₆ח₁₂או₆, והוא מורכב מ -6 אטומי פחמן, 12 אטומי מימן ו -6 אטומי חמצן.
• גלה את המסה האטומית בגרמים לשומה (גרם/מול) של כל אטום. המונים האטומיים של היסודות בגלוקוז הם: פחמן, 12.0107 גרם/מול; מימן, 1.007 גרם/מול; וחמצן, 15,9994 גרם/מול.
• הכפל את המסה האטומית של כל יסוד במספר האטומים הקיימים בתרכובת. פחמן: 12.0107 x 6 = 72.0642 גרם/מול; מימן: 1.007 x 12 = 12,084 גרם/מול; חמצן: 15.9994 x 6 = 95.9964 גרם/מול.
• הוסף את תוצאות הכפל למעלה כדי לקבל את המסה הטוחנת של התרכובת, שהיא 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 גרם/מול. אז המסה של שומה אחת של גלוקוז היא 180.14 גרם.

שלב 5. המר את מספר הגרמים של תרכובת לשומות בעזרת המסה הטוחנת

באמצעות המסה הטוחנת כגורם המרה, ניתן לחשב את מספר השומות הקיימות במספר נתון של דגימה. חלקו את מספר הגרמים (ז) של התרכובת המוכרת במסה הטוחנת (גרם/מול). דרך קלה לבדוק את החישובים שלך היא לוודא שהיחידות מבטלות זו את זו בחוץ ומשאירות רק את השומות.

• לדוגמא: כמה שומות יש ב -8.2 גרם מימן כלורי (HCl)?
• המסה האטומית של H היא 1.0007 ו- Cl היא 35.453 ולכן המסה הטוחנת של המתחם היא 1.007 + 35.453 = 36.46 גרם/מול.
• חלוקת מספר הגרמים של התרכובת במסה הטוחנת נותנת: 8.2 גרם/(36.46 גרם/מול) = 0.225 mol HCl.