Jinsi ya Kufanya Stoichiometry (na Picha)

2024 Mwandishi: Jason Gerald | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-15 08:24

Katika mmenyuko wa kemikali, jambo haliwezi kuundwa au kuharibiwa, kwa hivyo bidhaa za athari lazima ziwe sawa na idadi ya viboreshaji katika athari. Stoichiometry ni utafiti wa uhusiano wa upimaji wa vitu katika athari, ambayo inajumuisha kuhesabu umati wa vinu na bidhaa ndani yao. Stoichiometry ni mchanganyiko wa hisabati na kemia, na hutumiwa kwa kuzingatia kanuni moja rahisi hapo juu, jambo hilo haliongezeki au kupungua kwa majibu. Hatua ya kwanza ya kutatua shida yoyote ya kemia ni kusawazisha hesabu.

Hatua

Sehemu ya 1 ya 4: Kusawazisha Usawa wa Kemikali

Hatua ya 1. Andika idadi ya atomi ambazo zinaunda kila kiwanja pande zote za equation

Usawa wa kemikali unaweza kukusaidia kutambua atomi za kila kitu katika athari. Katika athari ya kemikali, jambo haliwezi kuundwa au kuharibiwa, kwa hivyo equation inasemekana kuwa sawa ikiwa idadi (na aina) za atomi za kawaida pande zote mbili za equation hazifanani kabisa.

Usisahau kuzidisha idadi ya atomi kwa mgawo au nambari iliyo chini ya mstari ikiwa unayo.
Kwa mfano, H₂HIVYO₄ + Fe - Fe₂(HIVYO₄)₃ + H₂
Kwenye upande wa kushoto (reactants) wa equation kuna 2 H, 1 S, 4 O, na 1 Fe.
Kwenye upande wa kulia (bidhaa) wa equation kuna 2 H, 3 S, 12 O, na 2 Fe.

Hatua ya 2. Ongeza coefficients mbele ya vitu vingine isipokuwa oksijeni na hidrojeni kusawazisha pande zote za equation

Pata vitu vingi vya kawaida zaidi ya oksijeni na hidrojeni ili kusawazisha idadi ya atomi pande zote za equation.

Kwa mfano, nyingi kawaida (LCM) kati ya 2 na 1 ni 2 kwa Fe. Kwa hivyo, ongeza nambari 2 mbele ya kipengee cha Fe upande wa kushoto ili uisawazishe.
LCM kati ya 3 na 1 ni 3 kwa kipengee S. Kwa hivyo, ongeza nambari 3 mbele ya kiwanja H₂HIVYO₄ kusawazisha pande za kulia na kushoto za equation.
Katika hatua hii, equation ya mfano hapo juu itakuwa: 3 H₂HIVYO₄ + 2 Fe - Fe₂(HIVYO₄)₃ + H₂

Hatua ya 3. Usawazisha atomi za hidrojeni na oksijeni

Idadi ya atomi za haidrojeni na oksijeni ni ya mwisho kusawazishwa kwa sababu kwa jumla ziko katika molekuli kadhaa pande zote za equation. Katika hatua ya kusawazisha ya equation hii, usisahau kuhesabu tena atomi baada ya kuongeza coefficients mbele ya molekuli.

Katika mfano hapa, tunaongeza nambari 3 mbele ya kiwanja H₂HIVYO₄, kwa hivyo sasa kuna atomi 6 za hidrojeni upande wa kushoto, lakini ni atomi 2 tu za hidrojeni upande wa kulia wa equation. Kwa sasa tuna atomi 12 za oksijeni upande wa kushoto na atomi 12 za oksijeni upande wa kulia, kwa hivyo atomi za oksijeni ni sawa.
Tunaweza kusawazisha atomi za haidrojeni kwa kuongeza nambari 3 mbele ya H₂.
Mlingano wa mwisho baada ya kusawazisha ni 3 H₂HIVYO₄ + 2 Fe - Fe₂(HIVYO₄)₃ + 3 H₂.

Hatua ya 4. Simulia atomi pande zote mbili za mlingano ili kuhakikisha kuwa zina idadi sawa

Mara baada ya kumaliza, hesabu tena na angalia mara mbili usawa ni hatua sahihi. Unaweza kufanya hivyo kwa kuongeza atomi zote pande zote za equation na kuhakikisha kuwa zinafanana.

Angalia usawa wa equation yetu tena, 3 H₂HIVYO₄ + 2 Fe - Fe₂(HIVYO₄)₃ + 3 H₂.
Upande wa kushoto wa mshale ni 6 H, 3 S, 12 O, na 2 Fe.
Upande wa kulia wa mshale ni 2 Fe, 3 S, 12 O, na 6 H.
Idadi ya atomi upande wa kulia na kushoto ni sawa kabisa, kwa hivyo usawa huu tayari ni sawa.

Sehemu ya 2 ya 4: Kubadilisha Gramu na Mol

Hatua ya 1. Hesabu molekuli ya mole ya kiwanja kilichopewa kwa gramu

Masi ya Molar ni idadi ya gramu (g) katika mole moja ya kiwanja. Kitengo hiki hukuruhusu kubadilisha kwa urahisi gramu na moles za kiwanja. Ili kuhesabu molekuli ya molar, unahitaji kujua ni molekuli ngapi za kipengee ziko kwenye kiwanja, pamoja na molekuli ya atomiki ya kila kitu kwenye kiwanja.

Pata idadi ya atomi za kila kitu kwenye kiwanja. Kwa mfano, sukari ni C₆H₁₂O₆, na inajumuisha atomi 6 za kaboni, atomi 12 za haidrojeni, na atomi 6 za oksijeni.
Tafuta misa ya atomiki kwa gramu kwa kila mole (g / mol) ya kila atomu. Misa ya atomiki ya vitu ambavyo hufanya sukari ni: kaboni, 12.0107 g / mol; hidrojeni, 1.007 g / mol; na oksijeni, 15,9994 g / mol.
Ongeza molekuli ya kila chembe kwa idadi ya atomi zilizopo kwenye kiwanja. Kaboni: 12.0107 x 6 = 72.0642 g / mol; hidrojeni: 1.007 x 12 = 12,084 g / mol; oksijeni: 15.9994 x 6 = 95.9964 g / mol.
Jumla ya bidhaa zote hapo juu ni molekuli ya molar ya kiwanja. 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 g / mol. Au kwa maneno mengine, molekuli moja ya sukari ni gramu 180.14.

Hatua ya 2. Badilisha wingi wa kiwanja kuwa moles kwa kutumia molekuli ya molar

Masi ya Molar inaweza kutumika kama sababu ya ubadilishaji, kwa hivyo unaweza kuhesabu idadi ya moles kwa idadi fulani ya gramu za sampuli. Gawanya misa inayojulikana (g) na molekuli ya molar (g / mol). Njia rahisi ya kuangalia mahesabu yako ni kuhakikisha kuwa vitengo vinaghairiana na huacha moles tu.

Kwa mfano: ni moles ngapi katika gramu 8.2 za kloridi hidrojeni (HCl)?
Uzito wa atomiki wa H ni 1.0007 na Cl ni 35.453 kwa hivyo molekuli ya kiwanja hapo juu ni 1.007 + 35.453 = 36.46 g / mol.
Kugawanya idadi ya gramu za kiwanja na molekuli yake hutoa: 8.2 g / (36.46 g / mol) = 0.225 mol HCl.

Hatua ya 3. Tambua uwiano wa molar kati ya vinu

Kuamua kiwango cha bidhaa zinazozalishwa katika athari, lazima ujue uwiano wa molar. Uwiano wa molar ni uwiano wa misombo inayoathiriana na kila mmoja, na inaonyeshwa na mgawo wa misombo katika athari ambayo imekuwa sawa.

Kwa mfano, ni nini uwiano wa molar wa KClO₃ na O₂ katika athari ya 2 KClO₃ - 2 KCl + 3 O₂.
Kwanza kabisa, hakikisha kwamba hesabu zilizo hapo juu ni sawa. Kamwe usisahau hatua hii au uwiano wa molar uliopatikana utakuwa mbaya. Katika mfano huu, idadi ya kila kitu pande zote mbili za equation ni sawa, kwa hivyo athari ni sawa.
Uwiano kati ya KClO₃ na O₂ ni 2/3. Unaweza kuweka nambari yoyote hapo juu na chini, maadamu inawakilisha kiwanja kinachofaa wakati wote wa shida.

Hatua ya 4. Zidisha msalaba kwa uwiano wa molar kupata idadi ya moles ya kiingilizi kingine

Ili kuhesabu idadi ya moles ya kiwanja kilichozalishwa au kinachohitajika katika majibu, unaweza kutumia uwiano wa molar. Shida za Kemia kawaida zitakuuliza uamua idadi ya moles zinazohitajika au zinazozalishwa katika athari kutoka kwa misa (gramu) ya mtendaji fulani.

Kwa mfano, katika usawa wa majibu N₂ + 3 H₂ - 2 NH₃ moles ngapi za NH₃ ambayo itasababishwa na gramu 3.00 za N₂ ambayo humenyuka na H₂ kwa kiasi cha kutosha?
Katika mfano huu, H₂ inapatikana kwa idadi ya kutosha na sio lazima uihesabu kutatua shida.
Kwanza, badilisha vitengo vya gramu N₂ kuwa moles. Uzito wa atomiki wa nitrojeni ni 14.0067 g / mol kwa hivyo molekuli ya molar ni N₂ ni 28.0134 g / mol. Mgawanyiko kati ya misa na molar itatoa 3.00 g / 28.0134 g / mol = 0.107 mol.
Hesabu uwiano katika shida: NH₃: N₂ = x / 0, moles 107.
Msalaba kuzidisha uwiano huu na uwiano wa molar wa NH₃ na N₂: 2: 1 x / 0, moles 107 = 2/1 = (2 x 0, 107) = 1x = 0.214 moles.

Hatua ya 5. Badilisha idadi hii ya moles iwe tena kwa wingi ukitumia umati wa molar wa kiwanja

Utatumia misa ya molar tena, lakini sasa molekuli ya molar inahitajika kama kipinduaji kurudisha idadi ya moles kwa gramu. Hakikisha kutumia molekuli sahihi ya kiwanja.

Misa ya Molar NH₃ ni 17.028 g / mol. Kwa hivyo 0.214 moles x (gramu 17,028 / mol) = gramu 3.647 za NH₃.

Sehemu ya 3 ya 4: Kubadilisha lita za Gesi na Mol

Hatua ya 1. Tafuta ikiwa majibu yanafanyika kwa shinikizo na joto la kawaida (STP)

STP ni seti ya hali inayoruhusu mole moja ya gesi bora kujaza ujazo wa lita 22.414 (l). Joto la kawaida ni 273, 15 Kelvin (K) na shinikizo la kawaida ni anga 1 (atm).

Kwa ujumla, katika shida itasemekana kuwa athari hufanyika kwa 1 atm na 273 K, au katika STP

Hatua ya 2. Tumia ubadilishaji wa 22,414 l / mol kubadilisha idadi ya lita za gesi kuwa moles za gesi

Ikiwa athari hufanyika chini ya hali ya STP, unaweza kutumia 22.414 l / mol kuhesabu idadi ya moles kwa kiwango kinachojulikana cha gesi. Gawanya kiasi cha gesi (l) na sababu hii ya ubadilishaji ili kupata idadi ya moles.

Kwa mfano, kubadilisha lita 3.2 za N₂ gesi kwa moles: 3.2 l / 22, 414 l / mol = 0.143 mol.

Hatua ya 3. Tumia sheria bora ya gesi kubadilisha lita za gesi ikiwa sio chini ya hali ya STP

Ikiwa athari katika shida haifanyiki chini ya hali ya STP, lazima utumie sheria bora ya gesi PV = nRT kuhesabu idadi ya moles katika athari. P ni shinikizo katika vitengo vya anga, V ni ujazo wa lita, n ni idadi ya moles, R ni sheria ya gesi mara kwa mara, 0.0821 l-atm / dig-mol-digrii, na T ni joto katika digrii Kelvin.

Usawa huu unaweza kupangwa tena kuhesabu moles, kuwa: n = RT / PV.
Vitengo vya gesi mara kwa mara vimeundwa kuondoa vigeuzi vingine vyote vya kitengo.
Kwa mfano, amua idadi ya moles katika lita 2.4 za O₂ saa 300 K na 1.5 atm. Kuingiza vitu kwenye equation, tunapata: n = (0.0821 x 300) / (1, 5 x 2) = 24, 63/3, 6 = 6, moles 842 O₂.

Sehemu ya 4 ya 4: Kubadilisha Liters ya Liquids na Mol

Hatua ya 1. Hesabu wiani wa kioevu

Wakati mwingine, hesabu za kemikali hukupa ujazo wa kiingilizi cha kioevu na kukuuliza uhesabu idadi ya gramu au moles zinazohitajika kwa majibu. Ili kubadilisha kiasi cha kioevu kuwa gramu, unahitaji wiani wa kioevu. Uzito wiani huonyeshwa kwa vitengo vya misa / ujazo.

Ikiwa wiani haujulikani katika shida, inabidi uiangalie kwenye kitabu cha maandishi au kwenye wavuti

Hatua ya 2. Badilisha kiasi kuwa mililita (ml)

Kubadilisha ujazo wa kioevu kuwa wingi (g), lazima utumie wiani wake. Uzito wiani huonyeshwa kwa gramu kwa mililita (g / ml), kwa hivyo ujazo wa kioevu lazima pia uelezwe kwa mililita kuhesabu.

Tafuta kiasi kinachojulikana. Kwa mfano, wacha tuseme katika shida kwamba ujazo wa H. Unajulikana₂O ni lita 1. Ili kuibadilisha kuwa ml, unahitaji tu kuizidisha kwa 1000 kwa sababu kuna 1000 ml katika lita 1 ya maji.

Hatua ya 3. Zidisha sauti na wiani

Wakati wa kuzidisha kiasi (ml) na wiani wake (g / ml), vitengo vya ml vimepotea na iliyobaki ni idadi ya gramu za kiwanja.

Kwa mfano, wiani H₂O ni 18.0134 g / ml. Ikiwa hesabu ya kemikali inasema kuna 500 ml ya H₂O, idadi ya gramu kwenye kiwanja ni 500 ml x 18.0134 g / ml au 9006, 7 g.

Hatua ya 4. Hesabu molekuli ya molar ya watendaji

Masi ya Molar ni idadi ya gramu (g) katika mole moja ya kiwanja. Kitengo hiki kinakuruhusu kubadilisha vitengo vya gramu na moles kwenye kiwanja. Ili kuhesabu molekuli ya molar, lazima uamue ni molekuli ngapi za kipengee ziko kwenye kiwanja, pamoja na molekuli ya atomiki ya kila kitu kwenye kiwanja.

Tambua idadi ya atomi za kila kitu kwenye kiwanja. Kwa mfano, sukari ni C₆H₁₂O₆, na inajumuisha atomi 6 za kaboni, atomi 12 za haidrojeni, na atomi 6 za oksijeni.
Tafuta molekuli ya atomiki kwa gramu kwa kila mole (g / mol) ya kila atomu. Misa ya atomiki ya vitu katika sukari ni: kaboni, 12.0107 g / mol; hidrojeni, 1.007 g / mol; na oksijeni, 15,9994 g / mol.
Zidisha molekuli ya atomiki ya kila kitu kwa idadi ya atomi zilizopo kwenye kiwanja. Kaboni: 12.0107 x 6 = 72.0642 g / mol; hidrojeni: 1.007 x 12 = 12,084 g / mol; oksijeni: 15.9994 x 6 = 95.9964 g / mol.
Ongeza matokeo ya kuzidisha hapo juu ili kupata molekuli ya kiwanja, ambayo ni 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 g / mol. Kwa hivyo, molekuli moja ya sukari ni gramu 180.14.

Hatua ya 5. Badilisha idadi ya gramu ya kiwanja kuwa moles kwa kutumia molekuli ya molar

Kutumia molekuli ya molar kama sababu ya ubadilishaji, unaweza kuhesabu idadi ya moles zilizopo kwa idadi fulani ya gramu za sampuli. Gawanya idadi ya gramu (g) ya kiwanja kinachojulikana na misa ya molar (g / mol). Njia rahisi ya kukagua mahesabu yako ni kuhakikisha kuwa vitengo vinaghairiana na huacha moles tu.

Kwa mfano: ni moles ngapi katika gramu 8.2 za kloridi hidrojeni (HCl)?
Uzito wa atomiki wa H ni 1.0007 na Cl ni 35.453 kwa hivyo molekuli ya kiwanja ni 1.007 + 35.453 = 36.46 g / mol.
Kugawanya idadi ya gramu za kiwanja na misa ya molar inatoa: 8.2 g / (36.46 g / mol) = 0.225 mol HCl.

Orodha ya maudhui:

Video: Jinsi ya Kufanya Stoichiometry (na Picha)