Chemija · Pamoka
Reakcijos medžiagų santykiai ir stechiometriniai skaičiavimai
Lygties koeficientus naudokite kaip medžiagos kiekių santykius, o atitinkamuose skaičiavimo pradžios ir pabaigos etapuose masę perskaičiuokite į medžiagos kiekį arba atvirkščiai.
Grįžti į chemijos planąBaigę pamoką, galėsite
- Nustatyti molinį santykį iš išlygintos lygties.
- Sekti skaičiavimo eigą nuo masės per medžiagos kiekį iki produkto kiekio.
- Įvardyti prielaidas, kuriomis grindžiamas numatomas produkto kiekis.
Nustatyti proporcingumo ryšį
Reakcijoje 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O sunaudojus 2 mol H₂, sunaudojama 1 mol O₂ ir susidaro 2 mol H₂O, kaip nurodyta šioje suminėje reakcijoje. Tas pats santykis galioja ir atitinkamiems kartotiniams kiekiams. Koeficientai išreiškia nurodytų cheminių dalelių skaičių arba medžiagos kiekių santykius.
Jie neišreiškia masių santykio. Du gramai H₂ nesusijungia su vienu gramu O₂ taip, kad susidarytų du gramai vandens. Skirtingų medžiagų molinės masės skiriasi. Prieš taikydami koeficientų santykį, mases perskaičiuokite į medžiagų kiekius, o tada, jei reikia, ieškomą medžiagos kiekį perskaičiuokite į masę.
Kiekvieną veiksmą atlikite savo vietoje
Vienos medžiagos masė į kitos medžiagos masę perskaičiuojama keturiais etapais: pradinės medžiagos masė → jos kiekis → ieškomo produkto kiekis → ieškomo produkto masė. Padalykite iš pradinės medžiagos molinės masės, padauginkite iš koeficientų santykio išlygintoje reakcijos lygtyje, tada padauginkite iš produkto molinės masės. Matavimo vienetai rodo, koks perskaičiavimas atliekamas.
Skaitinis pavyzdys: 0.400 mol H₂ atitinka 0.400 mol H₂O, nes koeficientų santykis yra 2/2. Kai M(H₂O) = 18.016 g/mol, šis produkto kiekis atitinka 7.2064 g prieš galutinį apvalinimą. Šie medžiagų kiekiai yra lygūs dėl koeficientų santykio būtent šioje lygtyje; tai nėra taisyklė, galiojanti kiekvienam reagentui ir produktui.
| Etapas | Veiksmas | Rezultatas |
|---|---|---|
| H₂ masės perskaičiavimas į medžiagos kiekį | 0.8064 g ÷ 2.016 g/mol | 0.4000 mol H₂ |
| Santykis pagal reakcijos lygtį | 0.4000 mol H₂ × (2 mol H₂O / 2 mol H₂) | 0.4000 mol H₂O |
| Produkto medžiagos kiekio perskaičiavimas į masę | 0.4000 mol H₂O × 18.016 g/mol | 7.2064 g H₂O |
Teorinio vandens kiekio apskaičiavimas naudojant pateiktas molines mases ir pakankamą deguonies kiekį. Skaičiavimo rezultatai pateikti prieš juos apvalinant pagal konkrečius matavimus.
Teoriniam rezultatui būtinos sąlygos
Norint nustatyti produkto kiekį pagal vieną pradinį reagentą, reikia daryti prielaidas, kad kito būtino reagento pakanka, medžiagos virsmas vyksta pagal nurodytą reakciją, o pasirinktas reagentas sureaguoja taip, kaip nurodyta. Priešingu atveju pagal vieną reagentą prognozuojamas produkto kiekis gali viršyti kiekį, kurį galima gauti iš turimo mišinio. Pamokoje apie ribojantį reagentą lyginami visų reikalingų pradinių medžiagų kiekiai.
Remiantis šiomis prielaidomis, skaičiavimas pagal medžiagų apskaitą numato viršutinę produkto kiekio ribą. Tai nėra praktinė vandenilio ir deguonies jungimo instrukcija ar įrodymas, kad iš tikrųjų įvyko reakcija. Faktiniam virsmui, šalutinėms reakcijoms ir produkto atgavimo mastui nustatyti reikia matavimų. Šiuos apribojimus nurodykite kartu su skaitiniu rezultatu.
Patikrinkite pokyčio kryptį ir dydį
Atlikę skaičiavimus, dar kartą patikrinkite koeficientų santykį. Pagal lygtį N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃ iš 1 mol N₂ gali susidaryti 2 mol NH₃, darant prielaidas, kad azotas sureaguoja visiškai, o vandenilio yra perteklius. Molekulių skaičius gali padidėti, nors kiekvieno elemento atomų skaičius išlieka nepakitęs. Tvermės dėsniai nereikalauja, kad bendras molekulių skaičius nesikeistų.
Skaičiuodami mases, patikrinkite, ar į bendrą masės apskaitą įtraukta visa reakcijoje dalyvaujanti masė nurodytose medžiagų apskaitos ribose. Produktas gali sverti daugiau už pasirinktą reagentą, nes kitas reagentas taip pat suteikia atomų ir masės. Greita santykio ar matavimo vienetų patikra padeda aptikti klaidas, tačiau nepakeičia reakcijos prielaidų nagrinėjimo.
Išnagrinėti pavyzdžiai
Taikykite koeficientų santykį
Darant prielaidas, kad vandenilio pakanka, o azotas visiškai sureaguoja pagal lygtį N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃, koks amoniako kiekis atitinka 0.250 mol N₂?
- Pagal išlygintą reakcijos lygtį 1 mol N₂ tenka 2 mol NH₃.
- Padauginkite 0.250 mol N₂ iš 2 mol NH₃ / 1 mol N₂.
- Patikrinkite azoto atomų kiekį: 0.250 mol N₂ yra 0.500 mol N atomų; apskaičiuotame NH₃ kiekyje azoto atomų yra tiek pat.
Esant nurodytoms prielaidoms – 0.500 mol NH₃. Vandenilio būtų sunaudota 0.750 mol.
Pabandykite patys
Kiek O₂ reikia 0.400 mol H₂ pagal išlygintą vandens susidarymo reakcijos lygtį?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
0.200 mol O₂.
Naudokite O₂:H₂ koeficientų santykį 1:2.
Ar reakcijos lygties koeficientai tiesiogiai nusako masių gramais santykius?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Ne.
Jie nusako dalelių skaičiaus arba medžiagos kiekio santykius. Molinės masės leidžia šiuos medžiagos kiekius perskaičiuoti į mases gramais.
Jei nurodyta reakcija vyksta iki galo, kiek NH₃ gali susidaryti iš 0.600 mol H₂, kai azoto pakanka?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
0.400 mol NH₃.
Padauginkite iš NH₃:H₂ koeficientų santykio 2/3.
Ar produkto masė gali viršyti vieno pasirinkto reagento masę nepažeidžiant masės apskaitos?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Taip.
Medžiagos gali būti gaunama ir iš kitų reagentų. Patikrinkite visą reakcijoje dalyvaujančią sistemą.
Ką verta įsidėmėti
- Lygties koeficientai nusako medžiagų kiekių santykius.
- Taikykite seką: masė → medžiagos kiekis → koeficientų santykis → medžiagos kiekis → masė.
- Išlaikykite prielaidas dėl pakankamo reagentų kiekio ir konversijos.
- Užtikrinkite elementų ir visos reakcijoje dalyvaujančios masės tvermę, bet nebūtinai molekulių skaičiaus tvermę.
Šaltiniai
Mokomoji medžiaga ir žinynai, kuriais remiasi pamokos paaiškinimai ir pavyzdžiai.