STOKIYOMETRIK HESAPLAMALAR: ÇÖZÜLEN AŞAMALAR VE ALIŞTIRMALAR - KIMYA - 2024

Stokiyometrik hesaplamalar , bir kimyasal reaksiyonda yer bileşenleri veya bileşikleri, kütle oranları temelinde yapılır olanlardır.

Bunları gerçekleştirmenin ilk adımı, ilgilenilen kimyasal reaksiyonu dengelemektir. Benzer şekilde, kimyasal işlemde yer alan bileşiklerin doğru formülleri bilinmelidir.

Kaynak: Pixabay

Stokiyometrik hesaplamalar, aşağıdakileri içeren bir dizi yasanın uygulanmasına dayanmaktadır: Kütlenin korunumu yasası; belirli oranlar veya sabit bileşim yasası; ve son olarak, çoklu oranlar yasası.

Kütlenin korunumu yasası, bir kimyasal tepkimede tepkenlerin kütlelerinin toplamının, ürünlerin kütlelerinin toplamına eşit olduğunu belirtir. Kimyasal bir reaksiyonda toplam kütle sabit kalır.

Belirli oranlar veya sabit bileşim yasası, herhangi bir saf bileşiğin farklı örneklerinin aynı kütle oranlarında aynı elementlere sahip olduğunu belirtir. Örneğin saf su, kaynağı ne olursa olsun veya hangi kıtadan (veya gezegenden) gelirse gelsin aynıdır.

Ve üçüncü yasa, çoklu oranlar, iki element A ve B birden fazla bileşik oluşturduğunda, bileşiklerin her birinde belirli bir A elementi kütlesi ile birleşen B elementinin kütlesinin oranını belirtir. , küçük tam sayılar olarak ifade edilebilir. Yani, A _n B için _m n ve m tamsayılardır.

Stokiyometrik hesaplamalar ve aşamaları nelerdir?

Kimyasal bir reaksiyon çalışılırken ortaya çıkabilecek farklı soruları çözmek için tasarlanmış hesaplamalardır. Bunun için kimyasal süreçler ve bunları yöneten yasalar hakkında bilgi sahibi olmalısınız.

Stokiyometrik hesaplamanın kullanılmasıyla, örneğin, bir reaktantın kütlesinden başka bir reaktantın bilinmeyen kütlesini elde etmek mümkündür. Bir bileşikte bulunan kimyasal elementlerin yüzde bileşimini de bilebilir ve ondan bileşiğin ampirik formülünü elde edebilirsiniz.

Sonuç olarak, bir bileşiğin ampirik veya minimal formülüne ilişkin bilgi, moleküler formülünün oluşturulmasına izin verir.

Ek olarak, stokiyometrik hesaplama, bir kimyasal reaksiyonda sınırlayıcı reaktifin ne olduğunu veya fazlalık bir reaktif olup olmadığını ve bunun kütlesini bilmeyi sağlar.

Aşamaları

Aşamalar, ortaya çıkan sorunun türüne ve karmaşıklığına bağlı olacaktır.

İki yaygın durum şunlardır:

-İki element bir bileşik oluşturmak için reaksiyona girer ve sadece reaksiyona giren elementlerden birinin kütlesi bilinir.

-İkinci elementin bilinmeyen kütlesini ve reaksiyondan kaynaklanan bileşiğin kütlesini bilmek istiyoruz.

Genel olarak, bu alıştırmaları çözerken aşağıdaki aşamalar sırasına uyulmalıdır:

-Kimyasal reaksiyon denklemini oluşturun.

-Denklemi dengeleyin.

-Üçüncü aşama, elementlerin atom ağırlıklarının ve stokiyometrik katsayıların kullanılmasıyla, reaksiyona giren elementlerin kütlelerinin oranını elde etmektir.

Daha sonra, tanımlanmış oranlar kanunu kullanılarak, reaksiyona giren bir elementin kütlesi bilindiğinde ve ikinci elementle reaksiyona girme oranı bilindiğinde, ikinci elementin kütlesini bilerek.

-Ve beşinci ve son aşamada, reaktan elementlerin kütleleri biliniyorsa, bunların toplamı, reaksiyonda üretilen bileşiğin kütlesini hesaplamamıza izin verir. Bu durumda, bu bilgi kütlenin korunumu yasasına göre elde edilir.

Çözülmüş egzersizler

-1. Egzersiz

15 g Mg, MgS oluşturmak için 15 g S ile reaksiyona sokulduğunda kalan reaktif nedir? Ve reaksiyonda kaç gram MgS üretilecek?

Veri:

- Mg ve S kütlesi = 15 g

-Atomik ağırlık Mg = 24,3 g / mol.

-S = 32.06 g / mol atom ağırlığı.

Adım 1: Reaksiyon denklemi

Mg + S => MgS (zaten dengelenmiş)

Adım 2: Mg ve S'nin MgS üretmek için birleştiği oranı belirleyin

Basitlik açısından, Mg'nin atom ağırlığı 24 g / mol'e ve atom ağırlığı S'den 32 g / mol'e yuvarlanabilir. Yani S ve Mg'nin birleştirildiği oran 32:24 olacak, 2 terimi 8'e bölerek, oran 4: 3'e düşecek.

Karşılıklı olarak, Mg'nin S ile birleştiği oran 3: 4'e eşittir (Mg / S)

Adım 3: Fazla reaktant ve kütlesinin tartışılması ve hesaplanması

Mg ve S'nin kütlesi her ikisi için 15 g'dır, ancak Mg ve S'nin reaksiyona girme oranı 1: 1 değil 3: 4'tür. Daha sonra, S'ye göre daha düşük bir oranda bulunduğundan, fazla reaktantın Mg olduğu çıkarılabilir.

Bu sonuç, 15 g S ile reaksiyona giren Mg kütlesi hesaplanarak test edilebilir.

g Mg = 15 g S x (3 g Mg) / mol) / (4 g S / mol)

11.25 g Mg

Fazla Mg kütlesi = 15 g - 11,25 g

3.75 g.

Adım 4: Kütlenin korunumu yasasına göre reaksiyonda oluşan MgS kütlesi

MgS kütlesi = Mg kütlesi + S kütlesi

11,25 g + 15 g.

26, 25 g

Eğitim amaçlı bir egzersiz aşağıdaki şekilde yapılabilir:

Bu durumda 4: 3 oranını kullanarak 15 g Mg ile reaksiyona giren gram S'yi hesaplayın.

g S = 15 g Mg x (4 g S / mol) / (3 g Mg / mol)

20 g

Bu durumda sunulan durum olsaydı, 15 g S'nin 5 g içermeyen 15 g Mg ile tam olarak reaksiyona girmesi için yeterli olmayacağı görülebilir. Bu, her iki reaktif elementin aynı kütleye sahip olması durumunda, fazla reaktifin Mg olduğunu ve S'nin MgS oluşumunda sınırlayıcı reaktif olduğunu doğrular.

Egzersiz 2

52 g NaCl içindeki sodyum klorür (NaCl) ve safsızlıkların kütlesini% 97,5 saflıkta hesaplayın.

Veri:

-Örnek kütle: 52 g NaCl

-Saf yüzdesi =% 97,5.

Adım 1: NaCl'nin saf kütlesini hesaplayın

NaCl kütlesi = 52 gx% 97,5 /% 100

50,7 g

Adım 2: Safsızlık kütlesinin hesaplanması

% safsızlıklar =% 100 -% 97,5

% 2.5

Kirlilik kütlesi = 52 gx% 2,5 /% 100

1,3 g

Bu nedenle, 52 g tuzun 50.7 g'ı saf NaCl kristalleri ve 1.3 g safsızlıklardır (diğer iyonlar veya organik maddeler gibi).

Egzersiz 3

Moleküler ağırlığının 63 g / mol ve O'nun atom ağırlığının 16 g / mol olduğunu bilerek, 40 g nitrik asitte (HNO ₃ ) ne kadar oksijen (O) vardır ?

Veri:

-HNO ₃ kütlesi = 40 g

-O = 16 g / mol atom ağırlığı.

Nitrik asit çözeltisi içinde -Moleküler ağırlığı ₃

Adım 1: HNO'nun mol sayısını hesaplayın

Mol HNO ₃ HNO ait = 40 g ₃ HNO x 1 mol ₃ HNO bölgesinin / 63 g ₃

0.635 mol

Adım 2: Mevcut O'nun mol sayısını hesaplayın

HNO ₃ formülü, her mol HNO ₃ için 3 mol O olduğunu gösterir _.

O = 0,635 mol HNO ₃ X 3 mol O / mol HNO ₃

1.905 mol O

Adım 3: 40 g HNO'da bulunan O kütlesini hesaplayın

g O = 1.905 mol O x 16 g O / mol O

30,48 g

Başka bir deyişle, 40 g HNO _3'ün 30.48 g'ı yalnızca oksijen atomlarının mol ağırlığından kaynaklanmaktadır. Bu oksijen büyük bir kısmı (NaNO oxoanions veya üçüncül tuzları tipik _3'e , örneğin).

Egzersiz 4

Potasyum klorat 20 gr (KCIO zaman potasyum klorid (KCl), birçok gram üretilir nasıl ₃ ) çürüyüp KCI molekül ağırlığı olduğu? Bilmek 74.6 KCIO molekül ağırlığı / mol gr ₃ olduğu 122,6 g / mol

Veri:

-KClO kütlesi ₃ = 20 g

-KCl'nin moleküler ağırlığı = 74,6 g / mol

KCIO -Moleküler ağırlığı ₃ = 122.6 g / mol

Adım 1: Reaksiyon denklemi

2KClO ₃ => 2KCl + 3O ₂

Adım 2: KClO kütlesini hesaplayın

g KClO ₃ = 2 mol x 122,6 g / mol

245,2 g

Adım 3: KCl kütlesini hesaplayın

g KCl = 2 mol x 74,6 g / mol

149,2 g

Adım 4: Ayrışma ile üretilen KCl kütlesini hesaplayın

KCIO 245 g ₃ KCI ayrışma 149.2 g ile üretilir. Daha sonra bu oran (stokiyometrik katsayı), 20 g KClO _3'ten üretilen KCl kütlesini bulmak için kullanılabilir :

g KCl = 20 g KClO ₃ x 149 g KCl / 245,2 g KClO ₃

12,17 g

KClO ₃ içindeki O ₂ kütle oranının nasıl olduğuna dikkat edin . 20 g KClO _3'ün yarısından biraz daha azı, oksoanyon kloratın bir parçası olan oksijene bağlıdır.

Egzersiz 5

Aşağıdaki maddelerin yüzde bileşimini bulun: a) dopa, C ₉ H ₁₁ NO ₄ ve b) Vanilin, C ₈ H ₈ O ₃ .

a) Dopa

Adım 1: dopa C'nin moleküler ağırlığını bulun

Bunu yapmak için, bileşikte bulunan elementlerin atom ağırlığı başlangıçta alt simgelerinin temsil ettiği mol sayısı ile çarpılır. Moleküler ağırlığı bulmak için, farklı elementlerin katkıda bulunduğu gramlar eklenir.

Karbon (C): 12 g / mol x 9 mol = 108 g

Hidrojen (H): 1 g / mol x 11 mol = 11 g

Azot (N): 14 g / mol x 1 mol = 14 g

Oksijen (O): 16 g / mol x 4 mol = 64 g

Dopa moleküler ağırlığı = (108 g + 11 g + 14 g + 64 g)

197 g

Adım 2: dopa'da bulunan elementlerin yüzde bileşimini bulun

Bunun için moleküler ağırlığı (197 g)% 100 alınır.

% C = 108 g / 197g x% 100

54.82%

% H = 11 g / 197 g x% 100

% 5.6

N% 'si = 14 g / 197 gx% 100

% 7.10

% O = 64 g / 197 g

% 32.48

b) Vanilin

Bölüm 1: vanilin C'nin moleküler ağırlığının hesaplanması

Bunu yapmak için, her bir elementin atom ağırlığı, mevcut mol sayısı ile çarpılır ve farklı elementlerin katkıda bulunduğu kütle eklenir.

C: 12 g / mol x 8 mol = 96 g

H: 1 g / mol x 8 mol = 8 g

Veya: 16 g / mol x 3 mol = 48 g

Molekül ağırlığı = 96 g + 8 g + 48 g

152 g

Bölüm 2: Vanilindeki farklı elementlerin yüzdesini bulun

Moleküler ağırlığının (152 g / mol)% 100'ü temsil ettiği varsayılmaktadır.

C% 'si = 96 g / 152 gx% 100

% 63.15

% H = 8 g / 152 gx% 100

% 5.26

% O = 48 g / 152 gx% 100

31.58%

Egzersiz 6

Bir alkolün kütlece yüzde bileşimi aşağıdaki gibidir: karbon (C)% 60, hidrojen (H)% 13 ve oksijen (O)% 27. Minimum formülünüzü veya ampirik formülünüzü alın.

Veri:

Atom ağırlıkları: C 12 g / mol, H 1 g / mol ve oksijen 16 g / mol.

Adım 1: Alkolde bulunan elementlerin mol sayısının hesaplanması

Alkolün kütlesinin 100 g olduğu varsayılmaktadır. Sonuç olarak, C'nin kütlesi 60 g, H'nin kütlesi 13 g ve oksijen kütlesi 27 g'dır.

Mol sayısının hesaplanması:

Mol sayısı = elementin kütlesi / elementin atom ağırlığı

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

Adım 2: Minimum veya ampirik formülü elde edin

Bunu yapmak için, tam sayıların mol sayıları arasındaki oranını bulun. Bu, minimum formüldeki elementlerin atom sayısını elde etmeye yarar. Bu amaçla, farklı elementlerin molleri, elementin mol sayısına daha az oranda bölünür.

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

Bu rakamlar Yuvarlama, en az bir formül: C ₃ H ₈ O. Bu formül karşılık propanol edilene CH ₃ CH ₂ CH ₂ OH. Bununla birlikte, bu formül, aynı zamanda bu bileşiğin, CH ₃ CH ₂ OCH ₃ , etil metil eter.

Referanslar

1. Dominguez Arias MJ (sf). Kimyasal reaksiyonlarda hesaplamalar. Uv.es'den kurtarıldı
2. Kimyasal Formüller ve Denklemlerle Hesaplamalar. . Alındığı kaynak: 2.chemistry.msu.edu
3. SparkNotes. (2018). Stokiyometrik Hesaplama. Kurtarıldı: sparknotes.com
4. ChemPages Netorials. (Sf). Stokiyometri Modülü: Genel Stokiyometri. Kurtarıldı: chem.wisc.edu
5. Flores, J. Química (2002) Editoryal Santillana.
6. Whitten, Davis, Peck ve Stanley. Kimya. (8. baskı). CENGAGE Öğrenme.