Hur man gör stokiometri (med bilder)

2024 Författare: Jason Gerald | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-15 08:24

I en kemisk reaktion kan materia varken skapas eller förstöras, så produkterna från en reaktion måste vara lika med antalet reaktanter i reaktionen. Stokiometri är studien av det kvantitativa förhållandet mellan elementen i en reaktion, vilket innebär att man beräknar massan av reaktanterna och produkterna i dem. Stokiometri är en kombination av matematik och kemi, och tillämpas baserat på en enkel princip ovan, att materia aldrig ökar eller minskar i en reaktion. Det första steget för att lösa alla kemiska problem är att balansera ekvationerna.

Steg

Del 1 av 4: Balansering av kemiska ekvationer

Steg 1. Skriv ner antalet atomer som utgör varje förening på båda sidor av ekvationen

Kemiska ekvationer kan hjälpa dig att identifiera atomerna för varje element i en reaktion. I en kemisk reaktion kan materia varken skapas eller förstöras, så en ekvation sägs vara ojämn om antalet (och typerna) av ingående atomer på båda sidor av ekvationen inte är exakt samma.

Glöm inte att multiplicera antalet atomer med koefficienten eller talet under raden om du har en.
Till exempel H₂SÅ₄ + Fe - Fe₂(SÅ₄)₃ + H₂
På den vänstra (reaktanterna) sidan av ekvationen finns 2 H, 1 S, 4 O och 1 Fe.
På den högra (produkt) sidan av ekvationen finns 2 H, 3 S, 12 O och 2 Fe.

Steg 2. Lägg till koefficienter framför andra element än syre och väte för att balansera båda sidor av ekvationen

Hitta den minst vanliga multipeln av andra element än syre och väte för att utjämna antalet atomer på båda sidor av ekvationen.

Till exempel är den minst vanliga multipeln (LCM) mellan 2 och 1 2 för Fe. Så lägg till nummer 2 framför Fe -elementet på vänster sida för att balansera det.
LCM mellan 3 och 1 är 3 för elementet S. Så lägg till talet 3 framför föreningen H₂SÅ₄ för att balansera ekvatorns högra och vänstra sida.
I detta skede kommer ekvationen i exemplet ovan att vara: 3 H₂SÅ₄ + 2 Fe - Fe₂(SÅ₄)₃ + H₂

Steg 3. Balansera väte- och syreatomerna

Antalet väte- och syreatomer är senast balanserat eftersom de i allmänhet finns i flera molekyler på båda sidor av ekvationen. I balanseringssteget i denna ekvation, glöm inte att beräkna atomerna igen efter att du har lagt till koefficienterna framför molekylerna.

I exemplet här lägger vi till talet 3 framför föreningen H₂SÅ₄, så nu finns det 6 väteatomer på vänster sida, men bara 2 väteatomer på den högra sidan av ekvationen. Vi har också för närvarande 12 syreatomer på vänster sida och 12 syreatomer på höger sida, så syreatomerna är ekvivalenta.
Vi kan balansera väteatomerna genom att lägga till talet 3 framför H₂.
Den sista ekvationen efter balansering är 3 H₂SÅ₄ + 2 Fe - Fe₂(SÅ₄)₃ + 3 H₂.

Steg 4. Beräkna atomerna på båda sidor av ekvationen för att se till att de är samma tal

När du är klar, beräkna om och dubbelkolla att jämlikhet är rätt steg. Du kan göra detta genom att lägga till alla atomer på båda sidor av ekvationen och se till att de är desamma.

Kontrollera likheten i vår ekvation igen, 3 H₂SÅ₄ + 2 Fe - Fe₂(SÅ₄)₃ + 3 H₂.
På vänster sida av pilen finns 6 H, 3 S, 12 O och 2 Fe.
På höger sida av pilen finns 2 Fe, 3 S, 12 O och 6 H.
Antalet atomer på höger och vänster sida är exakt samma, så denna ekvation är redan ekvivalent.

Del 2 av 4: Omvandling av gram och mol

Steg 1. Beräkna molmassan för massan av den givna föreningen i gram

Molmassa är antalet gram (g) i en mol av en förening. Denna enhet låter dig enkelt konvertera gram och mol av en förening. För att beräkna molmassan måste du veta hur många molekyler av elementet som finns i föreningen, liksom atommassan för varje element i föreningen.

Hitta antalet atomer för varje grundämne i en förening. Till exempel är glukos C₆H₁₂O₆, och består av 6 kolatomer, 12 väteatomer och 6 syreatomer.
Ta reda på atommassan i gram per mol (g/mol) av varje atom. Atommassorna hos de element som utgör glukos är: kol, 12,0107 g/mol; väte, 1,007 g/mol; och syre, 15 9994 g/mol.
Multiplicera varje atoms massa med antalet atomer som finns i föreningen. Kol: 12,0107 x 6 = 72,0642 g/mol; väte: 1,007 x 12 = 12 084 g/mol; syre: 15,9999 x 6 = 95,9964 g/mol.
Summan av alla produkterna ovan är föreningens molmassa. 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 g/mol. Eller med andra ord, massan av en glukosmolekyl är 180,14 gram.

Steg 2. Omvandla massan av en förening till mol med molmassan

Molmassa kan användas som en omvandlingsfaktor, så du kan beräkna antalet mol i ett visst antal gram prov. Dela den kända massan (g) med molmassan (g/mol). Ett enkelt sätt att kontrollera dina beräkningar är att se till att enheterna avbryter varandra och lämnar bara molen.

Till exempel: hur många mol finns det i 8,2 gram väteklorid (HCl)?
Atommassan för H är 1.0007 och Cl är 35.453 så molmassan för föreningen ovan är 1.007 + 35.453 = 36.46 g/mol.
Att dividera antalet gram av föreningen med dess molmassa ger: 8,2 g / (36,46 g / mol) = 0,225 mol HCl.

Steg 3. Bestäm molförhållandet mellan reaktanterna

För att bestämma mängden produkt som produceras i en reaktion måste du bestämma molförhållandet. Molförhållandet är förhållandet mellan föreningarna som reagerar med varandra och indikeras av koefficienterna för föreningarna i reaktionen som har varit ekvivalenta.

Till exempel, vad är molförhållandet för KClO₃ med O₂ i reaktionen av 2 KClO₃ - 2 KCl + 3O₂.
Se först till att ovanstående ekvationer är ekvivalenta. Glöm aldrig detta steg, annars blir det molära förhållandet fel. I detta exempel är mängderna av varje element på båda sidor av ekvationen lika, så reaktionen är balanserad.
Förhållandet mellan KClO₃ med O₂ är 2/3. Du kan sätta valfritt tal ovan och under, så länge det representerar den lämpliga föreningen genom hela problemet.

Steg 4. Multiplicera korset med molförhållandet för att hitta antalet mol i den andra reaktanten

För att beräkna antalet mol av en förening som produceras eller krävs i en reaktion kan du använda molförhållandet. Kemiproblem brukar be dig att bestämma antalet mol som behövs eller produceras i en reaktion från massan (gram) av en viss reaktant.

Till exempel i reaktionsekvationen N₂ + 3 H₂ - 2 NH₃ hur många mol NH₃ vilket skulle bero på 3,00 gram N₂ som reagerar med H₂ i tillräcklig mängd?
I detta exempel, H₂ tillgängliga i tillräckliga mängder och du behöver inte räkna dem för att lösa problemet.
Ändra först enheterna i gram N₂ vara mol. Atommassan av kväve är 14,0067 g/mol så molmassan är N₂ är 28,0134 g/mol. Uppdelning mellan massa och molmassa ger 3,00 g/28,0134 g/mol = 0,107 mol.
Beräkna förhållandet i problemet: NH₃: N₂ = x/0, 107 mol.
Kors multiplicera detta förhållande med molförhållandet NH₃ med N₂: 2: 1 x/0, 107 mol = 2/1 = (2 x 0, 107) = 1x = 0,214 mol.

Steg 5. Omvandla detta antal mol tillbaka till massa med hjälp av föreningens molmassa

Du kommer att använda molmassan igen, men nu behövs molmassan som en multiplikator för att återställa antalet mol till gram. Var noga med att använda rätt molmassa av föreningen.

Molmassa NH₃ är 17,028 g/mol. Så 0,214 mol x (17,028 gram/mol) = 3,647 gram NH₃.

Del 3 av 4: Konvertering av liter gas och mol

Steg 1. Ta reda på om reaktionen äger rum vid standardtryck och temperatur (STP)

STP är en uppsättning villkor som gör att 1 mol av en idealgas kan fylla en volym på 22.414 liter (l). Standardtemperaturen är 273, 15 Kelvin (K) och standardtrycket är 1 atmosfär (atm).

I allmänhet kommer det i problem att anges att reaktionen sker vid 1 atm och 273 K, eller i STP

Steg 2. Använd omvandlingsfaktorn på 22 414 l/mol för att omvandla antalet liter gas till mol gas

Om reaktionen sker under STP -förhållanden kan du använda 22,414 l/mol för att beräkna antalet mol i en känd volym gas. Dela gasvolymen (l) med denna omvandlingsfaktor för att hitta antalet mol.

Till exempel för att omvandla 3,2 liter N₂ gas till mol: 3,2 l/22, 414 l/mol = 0,143 mol.

Steg 3. Använd den ideala gaslagen för att omvandla liter gas om inte under STP -förhållanden

Om reaktionen i problemet inte sker under STP -förhållanden måste du använda den ideala gaslagen PV = nRT för att beräkna antalet mol i en reaktion. P är trycket i atmosfäriska enheter, V är volymen i liter, n är antalet mol, R är gaslagskonstanten, 0,0821 l-atm/mol-grader och T är temperaturen i grader Kelvin.

Denna ekvation kan ordnas om för att beräkna mol för att bli: n = RT/PV.
Gaskonstantens enheter är utformade för att eliminera alla andra enhetsvariabler.
Bestäm till exempel antalet mol i 2,4 liter O₂ vid 300 K och 1,5 atm. Genom att ansluta variablerna till ekvationen får vi: n = (0,0821 x 300)/(1, 5 x 2) = 24, 63/3, 6 = 6, 842 mol O₂.

Del 4 av 4: Konvertering av liter vätska och mol

Steg 1. Beräkna vätskans densitet

Ibland ger kemiska ekvationer dig volymen av flytande reaktant och ber dig beräkna antalet gram eller mol som krävs för reaktionen. För att omvandla volymen av en vätska till gram behöver du vätskans densitet. Densitet uttrycks i enheter/massa/volym.

Om densiteten är okänd i problemet kan du behöva leta upp den i en lärobok eller på internet

Steg 2. Konvertera volymen till milliliter (ml)

För att omvandla volymen av en vätska till massa (g) måste du använda dess densitet. Densiteten uttrycks i gram per milliliter (g/ml), så volymen av en vätska måste också uttryckas i milliliter för att beräkna den.

Ta reda på den kända volymen. Till exempel, låt oss säga i problemet att volymen av H. är känd₂O är 1 liter. För att omvandla det till ml behöver du bara multiplicera det med 1000 eftersom det finns 1000 ml i 1 liter vatten.

Steg 3. Multiplicera volymen med densiteten

När man multiplicerar volymen (ml) med dess densitet (g/ml) förloras ml -enheterna och det som återstår är antalet gram av föreningen.

Till exempel tätheten H₂O är 18,0134 g/ml. Om den kemiska ekvationen säger att det finns 500 ml H₂O, antalet gram i föreningen är 500 ml x 18,0134 g/ml eller 9006, 7 g.

Steg 4. Beräkna molmassan av reaktanterna

Molmassa är antalet gram (g) i en mol av en förening. Denna enhet låter dig ändra enheterna gram och mol i en förening. För att beräkna molmassan måste du bestämma hur många molekyler av elementet som finns i en förening, liksom atommassan för varje element i föreningen.

Bestäm antalet atomer för varje grundämne i en förening. Till exempel är glukos C₆H₁₂O₆, och består av 6 kolatomer, 12 väteatomer och 6 syreatomer.
Ta reda på atommassan i gram per mol (g/mol) av varje atom. Atommassorna för grundämnena i glukos är: kol, 12,0107 g/mol; väte, 1,007 g/mol; och syre, 15 9994 g/mol.
Multiplicera atommassan för varje element med antalet atomer som finns i föreningen. Kol: 12,0107 x 6 = 72,0642 g/mol; väte: 1,007 x 12 = 12 084 g/mol; syre: 15,9999 x 6 = 95,9964 g/mol.
Lägg till multiplikationsresultaten ovan för att få föreningens molmassa, vilket är 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 g/mol. Så massan av en mol glukos är 180,14 gram.

Steg 5. Omvandla antalet gram av en förening till mol med hjälp av molmassan

Med molmassan som omvandlingsfaktor kan du beräkna antalet mol som finns i ett visst antal gram prov. Dela antalet gram (g) av den kända föreningen med molmassan (g/mol). Ett enkelt sätt att kontrollera dina beräkningar är att se till att enheterna avbryter varandra och lämnar bara molen.

Till exempel: hur många mol finns det i 8,2 gram väteklorid (HCl)?
Atommassan för H är 1.0007 och Cl är 35.453 så föreningens molmassa är 1.007 + 35.453 = 36.46 g/mol.
Att dividera antalet gram av föreningen med molmassan ger: 8,2 g/(36,46 g/mol) = 0,225 mol HCl.

Innehållsförteckning:

Video: Hur man gör stokiometri (med bilder)