חישובים סטויכיומטריים: שלבים ותרגילים נפתרו - כִּימִיָה - 2025

חישובי stoichiometric הם אלה שנעשים על בסיס יחסי המסה של האלמנטים או תרכובות המעורבים תגובה כימית.

הצעד הראשון לבצע אותם הוא לאזן את התגובה הכימית המעניינת. כמו כן, יש לדעת את הנוסחאות הנכונות של התרכובות המעורבות בתהליך הכימי.

מקור: Pixabay

חישובים סטויוכימטריים מבוססים על יישום מערכת חוקים, ביניהם: הבאים: חוק שימור המסה; החוק בממדים מוגדרים או בהרכב קבוע; ולבסוף, החוק בעל פרופורציות מרובות.

חוק שימור המסה קובע כי בתגובה כימית סכום המוני המגיבים שווה לסכום המוני התוצרים. בתגובה כימית המסה הכוללת נשארת קבועה.

החוק של פרופורציות מוגדרות או של הרכב קבוע קובע כי לדגימות שונות של כל תרכובת טהורה יש אותם אלמנטים באותה פרופורציות המוניות. לדוגמא, מים טהורים זהים לא משנה מה מקורם, או מאיזה יבשת (או כוכב לכת) הם מגיעים.

והחוק השלישי, זה של פרופורציות מרובות, מציין שכאשר שני יסודות A ו- B יוצרים יותר מתרכובת אחת, שיעור המסה של היסוד B שמשתלב עם מסה נתונה של יסוד A, בכל אחד מהתרכובות , ניתן לבטא במונחים של מספרים שלמים קטנים. כלומר, עבור A _n B _m n ו- m הם מספרים שלמים.

מהם החישובים הסטויכומטריים ושלביהם?

מדובר בחישובים שנועדו לפתור את השאלות השונות שעלולות להתעורר כאשר נחקרים תגובה כימית. לשם כך עליך להיות בעל ידע על תהליכים כימיים והחוקים השולטים בהם.

בעזרת חישוב stoichiometric ניתן להשיג, למשל, ממסה של מגיב אחד, המסה הלא ידועה של מגיב אחר. אתה יכול גם לדעת את אחוז ההרכב של היסודות הכימיים הקיימים בתרכובת וממנה, להשיג את הנוסחה האמפירית של התרכובת.

כתוצאה מכך, ידיעת הנוסחה האמפירית או המינימלית של תרכובת מאפשרת ליצור את הנוסחה המולקולרית שלה.

בנוסף, החישוב הסטוכיומטרי מאפשר לדעת בתגובה כימית שהוא המגיב המגביל, או אם יש עודף מגיב, כמו גם המסה שלו.

שלבים

השלבים יהיו תלויים בסוג הבעיה המוצגת, כמו גם במורכבותה.

שני מצבים נפוצים הם:

-שני אלמנטים מגיבים ליצירת תרכובת ורק המסה של אחד האלמנטים המגיבים ידועה.

-אנחנו רוצים לדעת את המסה הלא ידועה של היסוד השני, כמו גם את המסה של התרכובת הנובעת מהתגובה.

באופן כללי, בפתרון התרגילים האלה יש לבצע את סדר השלבים הבא:

-קבע את המשוואה של התגובה הכימית.

- איזון המשוואה.

השלב השלישי הוא, באמצעות שימוש במשקלי האטום של היסודות ובמקדמים הסטויו-מטריים, להשיג את החלק של ההמונים של היסודות המגיבים.

ואז, על ידי שימוש בחוק של פרופורציות מוגדרות, ברגע שידוע המסה של היסוד המגיב והפרופורציה שהוא מגיב עם האלמנט השני, בידיעת המסה של האלמנט השני.

-שלב החמישי והאחרון, אם ידוע המוני האלמנטים המגיבים, הסכום שלהם מאפשר לנו לחשב את המסה של התרכובת המיוצרת בתגובה. במקרה זה, מידע זה מתקבל על פי חוק שימור המסה.

תרגילים שנפתרו

-תרגיל 1

מהו אותו מגיב שנותר כאשר מגיבים 15 גרם Mg עם 15 גרם S ליצירת MgS? וכמה גרם של MgS יופקו בתגובה?

נתונים:

- מסה של Mg ו- S = 15 גרם

משקל אטומי של Mg = 24.3 גרם למול.

משקל אטומי של S = 32.06 גרם / מול.

שלב 1: משוואת התגובה

Mg + S => MgS (כבר מאוזן)

שלב 2: קבעו את היחס בו Mg ו- S משתלבים לייצור MgS

לשם הפשטות, ניתן לעגל את המשקל האטומי של Mg ל -24 גר 'מולקולה ולמשקל האטומי של S ל- 32 גרם / מולקולה. כך שהיחס בו משולבים ה- S ו- Mg יהיה 32:24, ומחלק את 2 המונחים ב -8, היחס יורד ל -4: 3.

הדדיות, היחס בו Mg משלב עם S שווה ל 3: 4 (מג / S)

שלב 3: דיון וחישוב עודף המגיב והמסה שלו

המסה של Mg ו- S היא 15 גר 'עבור שניהם, אך היחס בו מגה ו- S מגיבים הוא 3: 4 ולא 1: 1. לאחר מכן ניתן להסיק כי עודף המגיב הוא מג, מכיוון שהוא נמצא בפרופורציה נמוכה יותר ביחס לס.

ניתן לבדוק מסקנה זו על ידי חישוב מסת ה- Mg המגיבה עם 15 גרם S.

גרם של Mg = 15 גרם של S x (3 גרם של Mg) / מול) / (4 גרם של S / mol)

11.25 גרם של מג

מסה של עודף Mg = 15 גרם - 11.25 גרם

3.75 גרם

שלב 4: מסה של MgS שנוצרה בתגובה על בסיס חוק שימור המסה

מסה של MgS = מסה של Mg + מסה של S

11.25 גרם + 15 גרם.

26, 25 גרם

ניתן לבצע תרגיל למטרות חינוכיות כדלקמן:

חשב את גרמי ה- S המגיבים עם 15 גר 'מג"ג. השתמש במקרה זה ביחס של 4: 3.

גרם של S = 15 גרם של Mg x (4 גרם של S / mol) / (3 גרם של Mg / mol)

20 גרם

אם המצב היה זה שהוצג במקרה זה, ניתן היה לראות כי 15 גרם ה- S לא יספיקו כדי להגיב במלואם עם 15 גרם ה- Mg, חסרים 5 גרם. זה מאשר כי עודף המגיב הוא Mg ו- S הוא המגיב המגביל ביצירת MgS, כאשר לשני היסודות המגיבים יש אותה המסה.

- תרגיל 2

חשב את המסה של נתרן כלוריד (NaCl) וזיהומים ב 52 גרם של NaCl באחוז טוהר של 97.5%.

נתונים:

-מסה מדגם: 52 גרם NaCl

אחוז טהור = 97.5%.

שלב 1: חישוב המסה הטהורה של NaCl

מסה של NaCl = 52 gx 97.5% / 100%

50.7 גרם

שלב 2: חישוב מסת הזיהום

% זיהומים = 100% - 97.5%

2.5%

מסה של זיהומים = 52 gx 2.5% / 100%

1.3 גרם

לפיכך, מתוך 52 גר 'המלח, 50.7 גרם הם גבישי NaCl טהורים, ו -1.3 גרם זיהומים (כמו יונים אחרים או חומר אורגני).

- תרגיל 3

איזו מסה של חמצן (O) יש בכ -40 גר 'של חומצה חנקתית (HNO ₃ ), בידיעה שהמשקל המולקולרי שלה הוא 63 גרם / מול והמשקל האטומי של O הוא 16 גרם / מול?

נתונים:

-עיסה של HNO ₃ = 40 גרם

משקל אטומי של O = 16 גרם למול.

משקל מולקולרי של HNO ₃

שלב 1: חשב את מספר השומות של HNO

חפרפרות HNO ₃ = 40 גרם של HNO ₃ x 1 mol של HNO ₃ /63 גרם של HNO ₃

0.635 שומות

שלב 2: חשב את מספר השומות של ה- O הנוכחי

הנוסחה ל- HNO ₃ מצביעה על כך שיש 3 שומות O עבור כל שומה של HNO _3.

שומות של O = 0.635 שומות HNO ₃ X 3 שומות O / שומה של HNO ₃

1.905 שומות של O

שלב 3: חישוב המסה של ה- O שנמצאת ב- 40 גרם HNO

g O = 1.905 ש"ח O x 16 גרם O / שומה O

30.48 גרם

במילים אחרות, מתוך 40 גרם HNO ₃ , 30.48 גרם נובעים אך ורק ממשקל שומות אטומי החמצן. חלק גדול זה של חמצן אופייני לאוקסואציות או למלחים השלשליים שלהם (NaNO ₃ , למשל).

- תרגיל 4

כמה גרם של אשלגן כלורי (KCl) מיוצרים כאשר 20 גרם של אשלגן כלוראט (KClO ₃ ) מתפרקים ? בידיעה שהמשקל המולקולרי של KCl הוא 74.6 גרם / מול והמשקל המולקולרי של KClO ₃ הוא 122.6 גרם / מול

נתונים:

-עיסה של KClO ₃ = 20 גרם

משקל מולקולרי של KCl = 74.6 גרם למול

משקל מולקולרי של KClO ₃ = 122.6 גרם למול

שלב 1: משוואת התגובה

2KClO ₃ => 2KCl + 3O ₂

שלב 2: חישוב המסה של KClO

גרם KClO ₃ = 2 שומות x 122.6 גרם / שומה

245.2 גרם

שלב 3: חישוב המסה של KCl

גרם של KCl = 2 שומות x 74.6 גרם / שומה

149.2 גרם

שלב 4: חישוב המסה של KCl המיוצר על ידי פירוק

245 גרם KClO ₃ מיוצרים על ידי פירוק 149.2 גרם KCl. ואז ניתן להשתמש ביחס זה (מקדם סטואיומטרי) כדי למצוא את המסה של KCl המופק מ 20 גרם KClO ₃ :

גרם KCl = 20 גרם KClO ₃ x 149 גרם KCl / 245.2 גרם KClO ₃

12.17 גרם

שימו לב כיצד יחס המסה של O ₂ בתוך KClO ₃ . מתוך 20 גרם KClO ₃ , קצת פחות מחצי נובע מחמצן שהוא חלק מהכלור האוקסואוניון.

- תרגיל 5

מצא את אחוז ההרכב של החומרים הבאים: א) דופה, C ₉ H ₁₁ NO ₄ ו b) ונילין, C ₈ H ₈ O ₃ .

א) דופה

שלב 1: מצא את המשקל המולקולרי של הדופה C

לשם כך, משקל האטומי של היסודות הקיימים במתחם מוכפל בתחילה במספר השומות המיוצגות על ידי התסריטים שלהם. כדי למצוא את המשקל המולקולרי, מתווספים הגרמים שתרמו האלמנטים השונים.

פחמן (C): 12 גרם / mol x 9 mol = 108 גרם

מימן (H): 1 גרם / mol x 11 mol = 11 גרם

חנקן (N): 14 גרם / מול x 1 מול = 14 גרם

חמצן (O): 16 גרם / מול x 4 מול = 64 גרם

משקל מולקולרי של דופה = (108 גרם + 11 גרם + 14 גרם + 64 גרם)

197 גרם

שלב 2: מצא את אחוז ההרכב של האלמנטים הקיימים בדופה

לשם כך, משקלו המולקולרי (197 גרם) נלקח כ 100%.

% C = 108 גרם / 197 גרם x 100%

54.82%

% H = 11 גרם / 197 גרם x 100%

5.6%

% N = 14 גרם / 197 gx 100%

7.10%

% O = 64 גרם / 197 גרם

32.48%

ב) ונילין

חלק 1: חישוב המשקל המולקולרי של ונילין C

לשם כך, המשקל האטומי של כל יסוד מוכפל במספר השומות שלו הנוכח, ומוסיף את המסה שתרמו האלמנטים השונים

C: 12 גרם / מול x 8 מול = 96 גר '

H: 1 גרם / מול x 8 מול = 8 גר '

או: 16 גרם / מול x 3 מול = 48 גר '

משקל מולקולרי = 96 גרם + 8 גרם + 48 גרם

152 גרם

חלק 2: מצא את% האלמנטים השונים בוונילין

משקלו המולקולרי (152 גרם / מול) מניח כי הוא מייצג 100%.

% C = 96 גרם / 152 gx 100%

63.15%

% H = 8 גרם / 152 gx 100%

5.26%

% O = 48 גרם / 152 gx 100%

31.58%

- תרגיל 6

ההרכב האחוזי לפי מסה של אלכוהול הוא כדלקמן: פחמן (C) 60%, מימן (H) 13% וחמצן (O) 27%. קבל את הנוסחה המינימלית או הנוסחה האמפירית שלך.

נתונים:

משקולות אטומיות: C 12 גרם למול, H 1 גרם / מול וחמצן 16 גרם / מול.

שלב 1: חישוב מספר השומות של היסודות הקיימים באלכוהול

מסתבר שמסת האלכוהול היא 100 גרם. כתוצאה מכך, מסת C היא 60 גר ', מסת H היא 13 גר', ומסת החמצן 27 גר '.

חישוב מספר השומות:

מספר שומות = מסת המרכיב / משקל האטום של היסוד

שומות של C = 60 גרם / (12 גרם / מול)

5 שומות

שומות של H = 13 גרם / (1 גרם / מול)

13 שומות

שומות של O = 27 גרם / (16 גרם / מול)

1.69 שומות

שלב 2: השג את הנוסחה המינימלית או האמפירית

לשם כך, מצא את היחס בין המספרים השלמים בין מספר השומות. זה משמש להשגת מספר האטומים של היסודות בנוסחה המינימלית. למטרה זו, שומות האלמנטים השונים מחולקות במספר השומות של היסוד במידה פחותה.

C = 5 שומות / 1.69 שומות

C = 2.96

H = 13 שומות / 1.69 שומות

H = 7.69

O = 1.69 שומות / 1.69 שומות

O = 1

עיגול דמויות אלה הנוסחה המינימלית היא: C ₃ H ₈ O. פורמולה זו תואמת את זה של פרופנול, CH ₃ CH ₂ CH ₂ OH. עם זאת, הנוסחה הזאת היא גם כי המתחם CH ₃ CH ₂ Och ₃ , אתיל מתיל אתר.

הפניות

1. Dominguez Arias MJ (sf). חישובים בתגובות כימיות. התאושש מ: uv.es
2. חישובים עם נוסחאות כימיות ומשוואות. . נלקח מ: 2.chemistry.msu.edu
3. הערות ניצוץ. (2018). חישוב סטויכיומטרי. התאושש מ: sparknotes.com
4. ChemPages Netorials. (sf). מודול סטוכיומטריה: סטואיציומטריה כללית. התאושש מ: chem.wisc.edu
5. פלורס, ג'יי קווימיקה (2002) עורך הדין סנטילנה.
6. וויטן, דייויס, פק וסטנלי. כִּימִיָה. (מהדורה 8). לימוד CENGAGE.