Stechiometrija: uždaviniai su sprendimais žingsnis po žingsnio
Nemokami uždaviniai tema Stechiometrija su brėžiniais, užuominomis ir išsamiais sprendimais. Kiekvieną kartą naujos reikšmės, trijų lygių: nuo masės iki masės, ribojantysis reagentas, išeiga procentais.
Nemokamas pratybų uždavinysLengvas
Reakcijoje C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O, kokia H2O masė m susidaro iš 100 g C3H8? Laikykite, kad kitų reagentų yra perteklius.
Cheminė lygtis yra receptas. 2H₂ + O₂ → 2H₂O sako, kad dvi vandenilio molekulės reaguoja su viena deguonies molekule ir duoda dvi vandens molekules.
Stechiometrija naudoja tą receptą atsakyti į klausimus „kiek?“: kiek produkto gaunama iš duoto pradinės medžiagos kiekio arba kiek jos reikia.
Skaičiai prieš formules yra koeficientai. Jie skaičiuoja daleles, o ne gramus. Lygtis turi būti subalansuota: kiekvienas atomas abiejose pusėse pasirodo vienodą skaičių kartų.
Dalelės per mažos, kad jas būtų galima skaičiuoti po vieną, todėl chemikai jas skaičiuoja moliais. Vienas molis yra 6,022 × 10²³ dalelių, kaip vienas tuzinas yra 12 kiaušinių.
Taigi koeficientai taip pat duoda molinį santykį: 2 mol H₂ reaguoja su 1 mol O₂ ir duoda 2 mol H₂O.
Savikontrolė Reakcijoje N₂ + 3H₂ → 2NH₃ kiek molių NH₃ susidaro iš 2 mol N₂ (kai H₂ pakanka)?
1 mol
2 mol
4 mol
6 mol
Atsakymas: 4 mol. 1 mol N₂ duoda 2 mol NH₃, taigi 2 mol N₂ duoda 4 mol. Atsakymas 2 mol ignoruoja molinį santykį, o 6 mol naudoja H₂ koeficientą.
2Moliai ir molinė masė
Svarstyklės matuoja gramus, bet lygtis dirba moliais. Molinė masė M jas sieja: tai vieno molio masė g/mol.
n = m / M m = n · M
M randate sudėdami atomines mases iš periodinės lentelės. Kai H = 1,0, C = 12,0 ir O = 16,0:
M(H₂O) = 2 · 1,0 + 16,0 = 18,0 g/mol
M(CO₂) = 12,0 + 2 · 16,0 = 44,0 g/mol
M(CH₄) = 12,0 + 4 · 1,0 = 16,0 g/mol
Pavyzdys: 36 g vandens yra 36 / 18,0 = 2,0 mol vandens.
Egzamino klausimuose molinės masės paprastai pateikiamos su dviem ženklais po kablelio. Naudokite pateiktas reikšmes.
Savikontrolė Kiek molių yra 88 g CO₂ (M = 44 g/mol)?
0,5 mol
2 mol
3872 mol
88 mol
Atsakymas: 2 mol. n = m/M = 88/44 = 2 mol. Dalijant atvirkščiai (44/88 = 0,5) arba dauginant (88 · 44) formulė naudojama apverstai.
3Metodas žingsnis po žingsnio
Kiekvienas klausimas „masė į masę“ eina tuo pačiu keliu: nuo gramų prie molių, per lygtį moliniu santykiu ir atgal prie gramų.
Patikrinkite, ar lygtis subalansuota.
Duotą A masę paverskite moliais: nA = mA / MA.
Naudokite koeficientus: nB = nA · b / a, kur a ir b yra A ir B koeficientai.
Paverskite atgal į masę: mB = nB · MB.
Kai duoti du reagentai, pirmiausia raskite ribojantį reagentą ir pradėkite nuo jo.
Išeigos procentui palyginkite iš tikrųjų surinktą masę su apskaičiuota mase.
4Išspręstas pavyzdys
Sekite kiekvieną žingsnį. Pabandykite nuspėti kitą, prieš jį atidarydami.
Išspręstas pavyzdys
Reakcijoje CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O, kokia masė m H₂O susidaro iš 8,0 g CH₄? Laikykite, kad deguonies perteklius. Naudokite M(CH₄) = 16,0 g/mol ir M(H₂O) = 18,0 g/mol.
1
Patikrinkite lygtį
Kairėje: 1 C, 4 H, 4 O. Dešinėje: 1 C, 4 H ir 2 + 2 = 4 O. Lygtis subalansuota.
2
Masė į molius
n(CH₄) = 8,0 / 16,0 = 0,50 mol
3
Naudokite molinį santykį
1 mol CH₄ duoda 2 mol H₂O, taigi daugiklis yra 2/1.
n(H₂O) = 0,50 · 2 / 1 = 1,0 mol
4
Moliai į masę
m(H₂O) = 1,0 · 18,0 = 18 g
5
Patikrinkite atsakymą
8 g CH₄ reikia 1,0 mol O₂, tai yra 32 g. Tada įeina 8 + 32 = 40 g. 0,50 mol CO₂ yra 22 g, o 22 + 18 = 40 g išeina. Masė išlieka, todėl atsakymas tinka.
Atsakymas
m(H₂O) = 18 g
5Ribojantis reagentas ir išeigos procentas
Kai duoti du reagentai, vienas jų paprastai pirmas pasibaigia. Tai ribojantis reagentas. Jis nusprendžia, kiek produkto susidarys; kitas lieka (pertekliumi).
Jam rasti kiekvieno reagento molius padalykite iš jo koeficiento. Mažesnis rezultatas priklauso ribojančiam reagentui.
Pavyzdys: 4,0 g H₂ (M = 2,0) ir 16 g O₂ (M = 32) reaguoja pagal 2H₂ + O₂ → 2H₂O. Tai 2,0 mol H₂ ir 0,50 mol O₂.
Taigi 0,50 mol O₂ duoda 0,50 · 2 = 1,0 mol vandens, tai yra 18 g. Dalis vandenilio lieka.
Praktikoje niekada nesurenkate viso produkto. Išeigos procentas lygina tai, ką gavote, su tuo, ką apskaičiavote, teorine išeiga:
Y = faktinė / teorinė × 100%
Savikontrolė Reakcijos teorinė išeiga yra 18 g, o surenkate 15,3 g. Koks išeigos procentas?
118%
15,3%
2,7%
85%
Atsakymas: 85%. Y = 15,3/18 × 100 % = 85 %. Dalijant atvirkščiai gaunama 118 %, o tai neįmanoma: negalima surinkti daugiau nei teorinio kiekio.
6Dažnos klaidos
Naudojamas masių santykis vietoj molių santykio. Koeficientai skaičiuoja molius, niekada ne gramus.
Dirbama su nesubalansuota lygtimi.
Pradedama nuo pertekliaus reagento, o ne nuo ribojančio.
Ribojantis reagentas pasirenkamas pagal mažiausią masę arba mažiausią molių skaičių nedalijant iš koeficientų.
Faktinė išeiga dalijama iš teorinės atvirkščiai. Išeiga niekada nebūna didesnė nei 100 %.
Per anksti apvalinami moliai. Iki pat galo laikykite tris ar keturis reikšminius skaitmenis.
Savikontrolė 4,0 g H₂ (M = 2,0 g/mol) ir 16 g O₂ (M = 32 g/mol) reaguoja: 2H₂ + O₂ → 2H₂O. Kokia vandens masė (M = 18 g/mol) gali susidaryti?
18 g
20 g
36 g
9 g
Atsakymas: 18 g. O₂ yra ribojantis: 0,50 mol O₂ duoda 1,0 mol vandens, 18 g. 36 g pradeda nuo vandenilio, kurio perteklius. 20 g sudeda mases, bet dalis vandenilio nereaguoja.
7Kaip atrodo egzamino uždaviniai
Lengvi: masė į masę. Duotas vienas reagentas, kiti pertekliumi. Raskite produkto masę.
Vidutiniai: ribojantis reagentas. Duotos dviejų reagentų masės. Raskite ribojantį reagentą, tada produkto masę.
Sunkūs: išeigos procentas. Apskaičiuokite teorinę išeigą, tada palyginkite ją su surinkta mase.
Molinės masės pateiktos klausime. Prie kiekvieno atsakymo užrašykite kelią m → n → n → m.
Stechiometrija: išlyginta lygtis skaičiuoja daleles, ne gramus. Masę paverskite moliais pagal n = m/M, lygties koeficientus naudokite kaip molių santykį, tada grįžkite prie masės pagal m = n·M. Kai yra du reagentai, ribojantysis reagentas yra tas, kuris sunaudojamas pirmas ir lemia susidarančio produkto kiekį.
Reagento moliai
n = 12/24,31 = 0,4936 mol
Molių santykis
n(MgO) = 0,4936·2/2 = 0,4936 mol
Produkto masė
m = 0,4936·40,3 = 19,89 g
Atsakymas
m = 19,89 g
Pavyzdys 2Vidutinis
6 g C3H8 ir 20 g O2 reaguoja pagal C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O. Kokia H2O masė m gali susidaryti?
M(C3H8) = 44,1M(O2) = 32M(H2O) = 18,02 g/mol
Raskite m(g)
Rodyti užuominas
Abi mases paverskite moliais.
Kiekvieną padalykite iš jo koeficiento: mažesnis rezultatas priklauso ribojančiajam reagentui.
n(C3H8)/1 = 0,1361, n(O2)/5 = 0,125.
Rodyti atsakymą ir sprendimą žingsnis po žingsnio
Stechiometrija: išlyginta lygtis skaičiuoja daleles, ne gramus. Masę paverskite moliais pagal n = m/M, lygties koeficientus naudokite kaip molių santykį, tada grįžkite prie masės pagal m = n·M. Kai yra du reagentai, ribojantysis reagentas yra tas, kuris sunaudojamas pirmas ir lemia susidarančio produkto kiekį.
Kiekvieno reagento moliai
n(C3H8) = 6/44,1 = 0,1361 mol
n(O2) = 20/32 = 0,625 mol
Ribojantysis reagentas
0,1361/1 = 0,1361, 0,625/5 = 0,125 → O2
Produkto masė
n(H2O) = 0,125·4 = 0,5 mol
m = 0,5·18,02 = 9,01 g
Atsakymas
m = 9,01 g
Pavyzdys 3Sunkus
Reakcijoje CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O 10 g CH4 sureaguoja visiškai (kitų reagentų perteklius) ir surenkama 17,01 g CO2. Raskite išeigą procentais Y.
M(CH4) = 16,04 g/molM(CO2) = 44,01 g/molfaktinė: 17,01 g
Raskite Y(%)
Rodyti užuominas
Pirmiausia raskite teorinę išeigą: masę, kuri susidarytų, jei viskas sureaguotų.
Išeiga procentais = faktinė/teorinė × 100.
teorinė: 0,6234 mol·1/1·44,01.
Rodyti atsakymą ir sprendimą žingsnis po žingsnio
Stechiometrija: išlyginta lygtis skaičiuoja daleles, ne gramus. Masę paverskite moliais pagal n = m/M, lygties koeficientus naudokite kaip molių santykį, tada grįžkite prie masės pagal m = n·M. Kai yra du reagentai, ribojantysis reagentas yra tas, kuris sunaudojamas pirmas ir lemia susidarančio produkto kiekį.
Teorinė išeiga
n(CH4) = 10/16,04 = 0,6234 mol
m = 0,6234·1/1·44,01 = 27,44 g
Išeiga procentais
Y = 17,01/27,44·100 = 62%
Atsakymas
Y = 62%
Klausimai ir atsakymai
Stechiometrija: kas tai?
Cheminė lygtis yra receptas. 2H₂ + O₂ → 2H₂O sako, kad dvi vandenilio molekulės reaguoja su viena deguonies molekule ir duoda dvi vandens molekules.
Skaičiai prieš formules yra koeficientai. Jie skaičiuoja daleles, o ne gramus. Lygtis turi būti subalansuota: kiekvienas atomas abiejose pusėse pasirodo vienodą skaičių kartų.
Stechiometrija: kaip spręsti uždavinius žingsnis po žingsnio?
Užrašykite ir išlyginkite cheminę lygtį.
Duotą masę paverskite moliais: n = m/M.
Koeficientus naudokite kaip molių santykį ir raskite reikiamos medžiagos molių skaičių.
Atgal į masę perskaičiuokite pagal m = n·M. Kai yra du reagentai, pirmiausia raskite ribojantįjį reagentą.
Stechiometrija: kokios klaidos dažniausios?
Naudojamas masių santykis vietoj molių santykio.
Pamirštama išlyginti lygtį.
Nepatikrinama, kuris reagentas yra ribojantysis.
Stechiometrija: ką lavinsite?
Lengvas: nuo masės iki masės
Vidutinis: ribojantysis reagentas
Sunkus: išeiga procentais
Kiekviename uždavinyje naujos reikšmės, todėl išmokstate metodą, o ne atsakymą. Strigote? Pirmiausia atverkite nedidelę užuominą, o visą paaiškinimą – tik kai jo prireiks.
Kaip vyksta praktika
Kiekviename uždavinyje naujos reikšmės, todėl išmokstate metodą, o ne atsakymą.
Strigote? Pirmiausia atverkite nedidelę užuominą, o visą paaiškinimą – tik kai jo prireiks.
Jūsų pažanga, klaidos ir išsaugoti uždaviniai išlieka, todėl prieš egzaminą galite viską pakartoti.