CALCULE STOICHIOMETRICE: ETAPE ȘI EXERCIȚII REZOLVATE - CHIMIE - 2025

De calcule stoichiometrice sunt cele care sunt făcute pe baza rapoartele masice ale elementelor sau compușilor implicați într - o reacție chimică.

Primul pas pentru realizarea acestora este echilibrarea reacției chimice de interes. De asemenea, trebuie cunoscute formulele corecte ale compușilor implicați în procesul chimic.

Sursa: Pixabay

Calculele stoichiometrice se bazează pe aplicarea unui set de legi, dintre care se numără următoarele: Legea conservării masei; legea proporțiilor definite sau a compoziției constante; și în final, legea proporțiilor multiple.

Legea conservării masei prevede că într-o reacție chimică suma maselor reactanților este egală cu suma maselor produselor. Într-o reacție chimică, masa totală rămâne constantă.

Legea proporțiilor definite sau a compoziției constante prevede că diferite eșantioane de orice compus pur au aceleași elemente în aceleași proporții de masă. De exemplu, apa pură este aceeași indiferent de sursa ei sau de pe ce continent (sau planetă) provine.

Iar a treia lege, cea a proporțiilor multiple, indică faptul că atunci când două elemente A și B formează mai mult de un compus, proporția masei elementului B care se combină cu o masă dată a elementului A, în fiecare dintre compuși , poate fi exprimat în termeni de numere întregi mici. Adică, pentru A _n B _m n și m sunt numere întregi.

Care sunt calculele stoechiometrice și etapele lor?

Sunt calcule concepute pentru a rezolva diferitele întrebări care pot apărea atunci când este studiată o reacție chimică. Pentru aceasta, trebuie să aveți cunoștințe despre procesele chimice și legile care le guvernează.

Folosind calcul stoechiometric, de exemplu, masa necunoscută a unui alt reactant poate fi obținută din masa unui singur reactant. Puteți cunoaște, de asemenea, procentul compoziției elementelor chimice prezente într-un compus și, din acesta, obțineți formula empirică a compusului.

În consecință, cunoașterea formulei empirice sau minime a unui compus permite stabilirea formulei sale moleculare.

În plus, calculul stoechiometric permite cunoașterea într-o reacție chimică care este reactivul limitativ sau dacă există un reactiv excedent, precum și masa acestuia.

etape

Etapele vor depinde de tipul problemei prezentate, precum și de complexitatea acesteia.

Două situații comune sunt:

-Doua elemente reacționează pentru a crea un compus și este cunoscută doar masa unuia dintre elementele care reacționează.

-Vrem să cunoaștem masa necunoscută a celui de-al doilea element, precum și masa compusului rezultat din reacție.

În general, în rezolvarea acestor exerciții trebuie urmată următoarea ordine de etape:

-Stabiliți ecuația reacției chimice.

-Balansează ecuația.

-A treia etapă este, prin utilizarea greutăților atomice a elementelor și a coeficienților stoechiometrici, pentru a obține proporția maselor elementelor care reacționează.

-Atunci, folosind legea proporțiilor definite, odată ce masa unui element care reacționează este cunoscută și proporția cu care reacționează cu cel de-al doilea element, cunoscând masa celui de-al doilea element.

-Și a cincea și ultima etapă, dacă sunt cunoscute masele elementelor reactante, suma lor ne permite să calculăm masa compusului produs în reacție. În acest caz, aceste informații sunt obținute pe baza legii conservării masei.

Exerciții rezolvate

-Exercitiul 1

Care este reactivul rămas când 15 g de Mg reacționează cu 15 g de S pentru a forma MgS? Și câte grame de MgS vor fi produse în reacție?

Date:

- Masa de Mg și S = 15 g

-Măsura atomică de Mg = 24,3 g / mol.

-Măsura atomică de S = 32,06 g / mol.

Pasul 1: ecuația reacției

Mg + S => MgS (deja echilibrat)

Pasul 2: Stabiliți raportul în care se combină Mg și S pentru a produce MgS

Pentru simplitate, greutatea atomică a Mg poate fi rotunjită la 24 g / mol, iar greutatea atomică de la S la 32 g / mol. Deci raportul în care se combină S și Mg va fi 32:24, împărțind cei 2 termeni cu 8, raportul se reduce la 4: 3.

Reciproc, raportul în care Mg se combină cu S este egal cu 3: 4 (Mg / S)

Pasul 3: discuție și calcularea excesului de reactant și a masei acestuia

Masa de Mg și S este de 15 g pentru ambele, dar raportul în care reacționează Mg și S este 3: 4 și nu 1: 1. Apoi, se poate deduce că excesul de reactant este Mg, deoarece se găsește într-o proporție mai mică în raport cu S.

Această concluzie poate fi testată calculând masa de Mg care reacționează cu 15 g de S.

g de Mg = 15 g de S x (3 g de Mg) / mol) / (4 g de S / mol)

11,25 g de Mg

Masa în exces Mg = 15 g - 11,25 g

3,75 g.

Etapa 4: Masa de MgS formată în reacția bazată pe legea conservării masei

Masa de MgS = masa de Mg + masa de S

11,25 g + 15 g.

26, 25 g

Un exercițiu în scop educațional poate fi făcut după cum urmează:

Calculați gramele de S care reacționează cu 15 g de Mg, utilizând în acest caz un raport de 4: 3.

g de S = 15 g de Mg x (4 g de S / mol) / (3 g de Mg / mol)

20 g

Dacă situația ar fi cea prezentată în acest caz, s-ar putea vedea că cele 15 g de S nu ar fi suficiente pentru a reacționa pe deplin cu cele 15 g de Mg, lipsind 5 g. Acest lucru confirmă faptul că reactivul în exces este Mg și S este reactivul limitativ în formarea MgS, când ambele elemente reactive au aceeași masă.

-Exercitiul 2

Calculați masa clorurii de sodiu (NaCl) și impuritățile în 52 g de NaCl cu o procentă puritate de 97,5%.

Date:

-Masea de probă: 52 g de NaCl

-Pentru procent = 97,5%.

Pasul 1: calculați masa pură de NaCl

Masa de NaCl = 52 gx 97,5% / 100%

50,7 g

Pasul 2: calculul masei de impurități

% impurități = 100% - 97,5%

2,5%

Masa de impurități = 52 gx 2,5% / 100%

1,3 g

Prin urmare, din cele 52 g de sare, 50,7 g sunt cristale pure de NaCl și 1,3 g de impurități (cum ar fi alți ioni sau materie organică).

-Exercitiul 3

Ce masă de oxigen (O) există în 40 g de acid azotic (HNO ₃ ), știind că greutatea sa moleculară este de 63 g / mol și greutatea atomică a O este de 16 g / mol?

Date:

-Masa de HNO ₃ = 40 g

-Măsura atomică de O = 16 g / mol.

Greutate -Molecular de HNO ₃

Pasul 1: Calculați numărul de moli de HNO

Moli HNO ₃ = 40 g de HNO ₃ x 1 mol de HNO ₃ /63 la g de HNO ₃

0,635 alunițe

Pasul 2: calculați numărul de moli de O prezenți

Formula pentru HNO ₃ indică faptul că există 3 moli de O pentru fiecare mol de HNO3 _.

Molii de O = 0,635 moli de HNO ₃ X 3 moli de O / mol de HNO ₃

1.905 moli de O

Etapa 3: calculați masa de O prezentă în 40 g de HNO

g de O = 1,905 moli de O x 16 g de O / mol de O

30,48 g

Cu alte cuvinte, din 40g de HNO ₃ , 30,48 g sunt datorate exclusiv greutății alunitelor de atomi de oxigen. Această proporție mare de oxigen este tipică pentru oxoanioni sau sărurile terțiare ale acestora (NaNO ₃ , de exemplu).

-Exercitiile 4

Câte grame de clorură de potasiu (KCl) sunt produse când 20 g de clorat de potasiu (KClO ₃ ) se descompun ? Știind că greutatea moleculară a KCl este 74,6 g / mol și greutatea moleculară a KClO ₃ este 122,6 g / mol

Date:

-Masa de KClO ₃ = 20 g

-Măsura moleculară a KCl = 74,6 g / mol

-Măsura moleculară a KClO ₃ = 122.6 g / mol

Pasul 1: ecuația reacției

2KClO ₃ => 2KCl + 3O ₂

Pasul 2: calculați masa de KClO

g KClO ₃ = 2 moli x 122.6 g / mol

245,2 g

Pasul 3: calculați masa de KCl

g KCl = 2 moli x 74,6 g / mol

149,2 g

Etapa 4: calculați masa de KCl produsă prin descompunere

245 g de KClO ₃ sunt produși prin descompunerea 149,2 g de KCl. Apoi acest raport (coeficient stoechiometric) poate fi utilizat pentru a găsi masa de KCl care este produsă din 20 g de KClO ₃ :

g de KCl = 20 g de KClO ₃ x 149 g de KCl / 245,2 g de KClO ₃

12,17 g

Notă modul în care este raportul masic al O ₂ în interiorul KClO ₃ . Dintre cei 20 g de KClO ₃ , puțin sub jumătate se datorează oxigenului care face parte din cloratul de oxoanion.

-Exercitiul 5

Găsiți compoziția procentuală a următoarelor substanțe: a) dopa, C ₉ H ₁₁ NO ₄ și b) Vanilină, C ₈ H ₈ O ₃ .

a) Dopa

Pasul 1: găsiți greutatea moleculară a dopa C

Pentru a face acest lucru, greutatea atomică a elementelor prezente în compus este înmulțită inițial cu numărul de aluniți reprezentați de indiciile lor. Pentru a găsi greutatea moleculară, se adaugă gramele contribuite de diferitele elemente.

Carbon (C): 12 g / mol x 9 mol = 108 g

Hidrogen (H): 1 g / mol x 11 mol = 11 g

Azot (N): 14 g / mol x 1 mol = 14 g

Oxigen (O): 16 g / mol x 4 mol = 64 g

Masa moleculară Dopa = (108 g + 11 g + 14g + 64 g)

197 g

Pasul 2: Găsiți compoziția procentuală a elementelor prezente în dopa

Pentru aceasta, greutatea sa moleculară (197 g) este luată ca 100%.

% de C = 108 g / 197g x 100%

54.82%

% H = 11 g / 197g x 100%

5,6%

% de N = 14 g / 197 gx 100%

7.10%

% O = 64 g / 197 g

32,48%

b) Vanilina

Partea 1: calcularea masei moleculare a vanilinei C

Pentru a face acest lucru, greutatea atomică a fiecărui element se înmulțește cu numărul aluniților săi prezenți, adăugând masa contribuită de diferitele elemente

C: 12 g / mol x 8 mol = 96 g

H: 1 g / mol x 8 mol = 8 g

Sau: 16 g / mol x 3 mol = 48 g

Greutate moleculară = 96 g + 8 g + 48 g

152 g

Partea 2: Găsiți% dintre diferitele elemente din vanilină

Se presupune că greutatea sa moleculară (152 g / mol) reprezintă 100%.

% de C = 96 g / 152 g x 100%

63,15%

% de H = 8 g / 152 g x 100%

5,26%

% O = 48 g / 152 g 100%

31.58%

-Exercitiul 6

Compoziția procentuală în masă a unui alcool este următoarea: carbon (C) 60%, hidrogen (H) 13% și oxigen (O) 27%. Obțineți formula dvs. minimă sau formula empirică.

Date:

Greutăți atomice: C 12 g / mol, H 1g / mol și oxigen 16 g / mol.

Etapa 1: calcularea numărului de alunițe ale elementelor prezente în alcool

Masa alcoolului se presupune a fi de 100g. În consecință, masa de C este de 60 g, masa de H este de 13 g, iar masa de oxigen de 27 g.

Calcularea numărului de alunițe:

Numărul de aluniți = masa elementului / greutatea atomică a elementului

moli de C = 60 g / (12 g / mol)

5 alunițe

moli de H = 13 g / (1 g / mol)

13 alunițe

moli de O = 27 g / (16 g / mol)

1,69 moli

Pasul 2: obțineți formula minimă sau empirică

Pentru a face acest lucru, găsiți raportul între numere între numere de alunițe. Aceasta servește la obținerea numărului de atomi ai elementelor din formula minimă. În acest scop, alunițele diferitelor elemente sunt împărțite la un număr mai mic de alunițe ale elementului.

C = 5 moli / 1,69 moli

C = 2,96

H = 13 moli / 1,69 moli

H = 7,69

O = 1,69 moli / 1,69 moli

O = 1

Rotunjirea aceste cifre, formula minimă este: C ₃ H ₈ O. Această formulă corespunde celei de propanol, CH ₃ CH ₂ CH ₂ OH. Cu toate acestea, această formulă este , de asemenea , că a compusului CH ₃ CH ₂ OCH ₃ , etil - metil - eter.

Referințe

1. Dominguez Arias MJ (sf). Calcule în reacții chimice. Recuperat din: uv.es
2. Calcule cu formule chimice și ecuații. . Preluat de la: 2.chemistry.msu.edu
3. Sparknotes. (2018). Calcul stoichiometric. Recuperat de la: sparknotes.com
4. ChemPages Netorials. (Sf). Modul de stoichiometrie: Stoichiometrie generală. Recuperat din: chem.wisc.edu
5. Flores, J. Química (2002) Editorial Santillana.
6. Whitten, Davis, Peck și Stanley. Chimie. (Ediția a VIII-a). CENGAGE Învățare.