การคำนวณปริมาณสารสัมพันธ์ในขั้นตอนการออกกำลังกายแก้ไข

การคำนวณปริมาณสารสัมพันธ์ เป็นสิ่งที่เกิดขึ้นบนพื้นฐานของความสัมพันธ์มวลขององค์ประกอบหรือสารประกอบที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมี.

ขั้นตอนแรกในการตระหนักถึงพวกเขาคือการสมดุลปฏิกิริยาทางเคมีที่น่าสนใจ นอกจากนี้ต้องรู้จักสูตรที่ถูกต้องของสารประกอบที่เกี่ยวข้องในกระบวนการทางเคมี.

การคำนวณปริมาณสารสัมพันธ์ขึ้นอยู่กับการใช้ชุดของกฎหมายซึ่งมีดังต่อไปนี้: กฎการอนุรักษ์ของมวล; กฎของสัดส่วนที่แน่นอนหรือองค์ประกอบคงที่ และสุดท้ายกฎของสัดส่วนที่หลากหลาย.

กฎการอนุรักษ์ของมวลแสดงให้เห็นว่าในปฏิกิริยาทางเคมีผลรวมของมวลของสารตั้งต้นมีค่าเท่ากับผลรวมของมวลของผลิตภัณฑ์ ในปฏิกิริยาทางเคมีมวลรวมคงที่.

กฎของสัดส่วนที่แน่นอนหรือองค์ประกอบคงที่ระบุว่าตัวอย่างที่แตกต่างกันของสารประกอบบริสุทธิ์ใด ๆ มีองค์ประกอบเดียวกันในสัดส่วนมวลเดียวกัน ตัวอย่างเช่นน้ำบริสุทธิ์เหมือนกันไม่ว่าจะมาจากแหล่งใดหรือมาจากทวีปใด (หรือดาวเคราะห์).

และกฎข้อที่สามซึ่งมีหลายสัดส่วนแสดงว่าเมื่อองค์ประกอบสององค์ประกอบ A และ B ก่อตัวมากกว่าหนึ่งสารประกอบสัดส่วนของมวลของธาตุ B ที่รวมกับมวลของธาตุ A ที่กำหนดในแต่ละสารประกอบ สามารถแสดงในรูปของจำนวนเต็มขนาดเล็ก นั่นคือสำหรับ_nB_ม. n และ ม. พวกเขาเป็นจำนวนเต็ม.

ดัชนี

• 1 การคำนวณปริมาณสัมพันธ์และระยะของพวกเขาคืออะไร??
  • 1.1 ขั้นตอน
• แก้ไข 2 แบบฝึกหัด
  • 2.1 - การออกกำลังกาย 1
  • 2.2 - การออกกำลังกาย 2
  • 2.3 - การออกกำลังกาย 3
  • 2.4 - การออกกำลังกาย 4
  • 2.5 - การออกกำลังกาย 5
  • 2.6 - การออกกำลังกาย 6
• 3 อ้างอิง

อะไรคือการคำนวณปริมาณสัมพันธ์และระยะของพวกเขา?

เป็นการคำนวณที่ออกแบบมาเพื่อแก้คำถามต่าง ๆ ที่อาจเกิดขึ้นเมื่อศึกษาปฏิกิริยาเคมี สำหรับสิ่งนี้คุณต้องมีความรู้เกี่ยวกับกระบวนการทางเคมีและกฎหมายที่ควบคุมพวกเขา.

ด้วยการใช้การคำนวณปริมาณสารสัมพันธ์สามารถทำได้เช่นจากมวลของสารตั้งต้นซึ่งเป็นมวลที่ไม่รู้จักของสารตั้งต้นอื่น นอกจากนี้คุณยังสามารถทราบองค์ประกอบร้อยละขององค์ประกอบทางเคมีที่มีอยู่ในสารประกอบและจากนั้นรับสูตรเชิงประจักษ์ของสารประกอบ.

ดังนั้นความรู้ของสูตรเชิงประจักษ์หรือขั้นต่ำของสารประกอบช่วยให้การจัดตั้งสูตรโมเลกุลของมัน.

นอกจากนี้การคำนวณ stoichiometric ช่วยให้ทราบในปฏิกิริยาทางเคมีซึ่งเป็นน้ำยา จำกัด หรือถ้ามีน้ำยาส่วนเกินเช่นเดียวกับมวลของสารนี้.

ขั้นตอน

ขั้นตอนจะขึ้นอยู่กับประเภทของปัญหาที่เกิดขึ้นรวมถึงความซับซ้อน.

สถานการณ์ทั่วไปสองประการคือ:

-ทำปฏิกิริยาสององค์ประกอบเพื่อสร้างสารประกอบและรู้เพียงมวลของหนึ่งในสารตั้งต้น.

-มันต้องการที่จะรู้ว่ามวลที่ไม่รู้จักขององค์ประกอบที่สองเช่นเดียวกับมวลของสารประกอบที่เกิดจากปฏิกิริยา.

โดยทั่วไปในการแก้ปัญหาของการฝึกเหล่านี้จะต้องปฏิบัติตามลำดับขั้นตอนต่อไปนี้:

-ตั้งค่าสมการปฏิกิริยาเคมี.

-ดุลสมการ.

-ขั้นตอนที่สามคือการใช้น้ำหนักอะตอมขององค์ประกอบและค่าสัมประสิทธิ์ของปริมาณสารสัมพันธ์เพื่อให้ได้สัดส่วนของมวลของสารตั้งต้น.

-จากนั้นโดยใช้กฎของสัดส่วนที่กำหนดเมื่อมวลขององค์ประกอบของสารตั้งต้นและสัดส่วนที่มันทำปฏิกิริยากับองค์ประกอบที่สองเป็นที่รู้จักรู้ถึงมวลขององค์ประกอบที่สอง.

-และขั้นตอนที่ห้าและสุดท้ายถ้าเรารู้มวลขององค์ประกอบของสารตั้งต้นผลรวมของพวกมันจะช่วยให้เราสามารถคำนวณมวลของสารประกอบที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยา ในกรณีนี้ข้อมูลนี้จะได้รับตามกฎหมายการอนุรักษ์ของมวล.

การออกกำลังกายที่มีมติ

-แบบฝึกหัดที่ 1

รีเอเจนต์ที่เหลือคืออะไรเมื่อ 15 กรัมของ Mg ทำปฏิกิริยากับ 15 กรัมของ S เพื่อสร้าง MgS? และจะผลิต MgS กี่กรัมในปฏิกิริยา?

ข้อมูล:

-Mg มวลและ S = 15 กรัม

-Mg น้ำหนักอะตอม = 24.3 g / mol.

-น้ำหนักอะตอมของ S = 32.06 g / mol.

ขั้นตอนที่ 1: สมการปฏิกิริยา

Mg + S => MgS (สมดุลแล้ว)

ขั้นตอนที่ 2: กำหนดอัตราส่วนที่ Mg และ S รวมกันเพื่อผลิต MgS

เพื่อความเรียบง่ายน้ำหนักอะตอมของ Mg สามารถปัดเศษเป็น 24 g / mol และน้ำหนักอะตอมของ S ถึง 32 g / mol จากนั้นสัดส่วนที่รวมกันของ S และ Mg จะเท่ากับ 32:24 โดยหาร 2 เทอมด้วย 8 สัดส่วนจะลดลงเหลือ 4: 3.

ในรูปแบบซึ่งกันและกันสัดส่วนที่ Mg รวมกับ S เท่ากับ 3: 4 (Mg / S)

ขั้นตอนที่ 3: การอภิปรายและการคำนวณรีเอเจนต์ที่เหลือและมวล

มวลของ Mg และ S คือ 15 กรัมสำหรับทั้งคู่ แต่สัดส่วนที่ Mg และ S ทำปฏิกิริยาคือ 3: 4 และไม่ใช่ 1: 1 จากนั้นจึงสามารถอนุมานได้ว่ารีเอเจนต์ที่เหลืออยู่คือ Mg เนื่องจากมันมีสัดส่วนที่เล็กลงเมื่อเทียบกับ S.

ข้อสรุปนี้สามารถทดสอบได้โดยการคำนวณมวลของ Mg ที่ทำปฏิกิริยากับ 15 กรัมของ S.

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

11.25 กรัมของมก

มวลเกินส่วนเกิน = 15 กรัม - 11.25 กรัม

3.75 กรัม.

ขั้นตอนที่ 4: มวลของ MgS เกิดขึ้นในปฏิกิริยาตามกฎการอนุรักษ์ของมวล

มวลของ MgS = มวลของ Mg + มวลของ S

11.25 กรัม + 15 กรัม.

26, 25 กรัม

การออกกำลังกายที่มีวัตถุประสงค์การสอนสามารถทำได้ในวิธีต่อไปนี้:

คำนวณกรัมของ S ที่ทำปฏิกิริยากับ 15 กรัมของ Mg โดยใช้ในกรณีนี้คืออัตราส่วน 4: 3.

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

20 กรัม

หากสถานการณ์ถูกนำเสนอในกรณีนี้จะเห็นได้ว่า 15 กรัมของ S จะไม่สามารถตอบสนองอย่างเต็มที่กับ 15 กรัมของ Mg หายไป 5 กรัม สิ่งนี้ยืนยันว่ารีเอเจนต์ที่เหลือคือ Mg และ S เป็นรีเอเจนต์ที่ จำกัด ในการก่อตัวของ MgS เมื่อองค์ประกอบรีแอกทีฟทั้งสองมีมวลเท่ากัน.

-แบบฝึกหัดที่ 2

คำนวณมวลของโซเดียมคลอไรด์ (NaCl) และสิ่งเจือปนใน 52 กรัมของ NaCl ด้วยเปอร์เซ็นต์ความบริสุทธิ์ 97.5%.

ข้อมูล:

-มวลของตัวอย่าง: 52 กรัมของ NaCl

-เปอร์เซ็นต์ความบริสุทธิ์ = 97.5%.

ขั้นตอนที่ 1: การคำนวณมวลบริสุทธิ์ของ NaCl

มวล NaCl = 52 กรัม x 97.5% / 100%

50.7 กรัม

ขั้นตอนที่ 2: การคำนวณมวลของสิ่งสกปรก

% ของสิ่งสกปรก = 100% - 97.5%

2.5%

มวลสิ่งสกปรก = 52 กรัม x 2.5% / 100%

1.3 กรัม

ดังนั้นจากเกลือ 52 กรัม, 50.7 กรัมเป็นผลึกบริสุทธิ์ของ NaCl และสิ่งสกปรก 1.3 กรัม (เช่นไอออนอื่นหรืออินทรียวัตถุ).

-แบบฝึกหัด 3

มวลของออกซิเจน (O) คืออะไรใน 40 กรัมของกรดไนตริก (HNO)₃) รู้ว่าน้ำหนักโมเลกุลของมันคือ 63 g / mol และน้ำหนักอะตอมของ O คือ 16 g / mol?

ข้อมูล:

-มวล HNO₃ = 40 กรัม

-น้ำหนักอะตอมของ O = 16 g / mol.

-น้ำหนักโมเลกุลของ HNO₃

ขั้นตอนที่ 1: คำนวณจำนวนโมลของ HNO₃ มีอยู่ในมวล 40 กรัมกรด

โมลของ HNO₃ = 40 กรัมของ HNO₃ x 1 mol ของ HNO₃/ 63 กรัมของ HNO₃

0.635 โมล

ขั้นตอนที่ 2: คำนวณจำนวนโมลของ O ที่มีอยู่

สูตรของ HNO₃ บ่งชี้ว่ามีโมลของ 3 โมลสำหรับแต่ละโมลของ HNO_3.

โมลของ O = 0.635 โมลของ HNO₃ X 3 โมล O / mol HNO₃

1,905 โมลของ O

ขั้นตอนที่ 3: คำนวณมวลของ O ที่มีอยู่ใน 40 กรัมของ HNO₃

g ของ O = 1.905 โมลของ O x 16 g ของ O / mol ของ O

30.48 กรัม

กล่าวคือปริมาณ 40 กรัมของ HNO₃, 30.48 กรัมเกิดจากน้ำหนักของโมลของอะตอมออกซิเจนเท่านั้น สัดส่วนของออกซิเจนที่มีขนาดใหญ่นี้เป็นปกติของ oxoanions หรือเกลือตติยภูมิ (NaNO)₃, ตัวอย่าง).

-แบบฝึกหัดที่ 4

โพแทสเซียมคลอไรด์ (KClO) ผลิตได้กี่กรัมโดยการสลายตัวของโพแทสเซียมคลอเรต (KClO) 20 กรัม?₃) รู้ว่าน้ำหนักโมเลกุลของ KCl คือ 74.6 g / mol และน้ำหนักโมเลกุลของ KClO₃ มันคือ 122.6 g / mol

ข้อมูล:

-มวลของ KClO₃ = 20 กรัม

-น้ำหนักโมเลกุลของ KCl = 74.6 g / mol

-น้ำหนักโมเลกุลของ KClO₃ = 122.6 g / mol

ขั้นตอนที่ 1: สมการปฏิกิริยา

2KClO₃ => 2KCl + 3O₂

ขั้นตอนที่ 2: การคำนวณมวล KClO₃

g ของ KClO₃ = 2 โมล x 122.6 g / mol

245.2 กรัม

ขั้นตอนที่ 3: คำนวณมวลของ KCl

g ของ KCl = 2 โมล x 74.6 g / mol

149.2 กรัม

ขั้นตอนที่ 4: การคำนวณมวลของ KCl ที่ผลิตโดยการสลายตัว

KClO 245 กรัม₃ K.2 149.2 g ของ KCl เกิดจากการสลายตัว จากนั้นสามารถใช้อัตราส่วนนี้ (สัมประสิทธิ์ stoichiometric) เพื่อหามวลของ KCl ที่ผลิตจาก KClO 20 กรัม₃:

g ของ KCl = 20 g ของ KClO₃ x 149 g ของ KCl / 245.2 g ของ KClO₃

12.17 กรัม

โปรดสังเกตว่าอัตราส่วนมวลของ O เป็นอย่างไร₂ ภายใน KClO₃. จาก 20g ของ KClO₃, น้อยกว่าครึ่งเล็กน้อยเนื่องจากออกซิเจนที่เป็นส่วนหนึ่งของ oxoanion คลอเรต.

-แบบฝึกหัดที่ 5

ค้นหาองค์ประกอบร้อยละของสารต่อไปนี้: a) dopa, C₉H₁₁NO₄ และ b) Vainillina, C₈H₈O₃.

a) Dopa

ขั้นตอนที่ 1: ค้นหาน้ำหนักโมเลกุลของ Dopa C₉H₁₁NO₄

ในการทำเช่นนี้น้ำหนักอะตอมขององค์ประกอบที่มีอยู่ในสารประกอบจะถูกคูณด้วยจำนวนโมลที่แสดงด้วยตัวห้อยของมัน เพื่อหาน้ำหนักโมเลกุลให้เพิ่มกรัมโดยองค์ประกอบที่แตกต่างกัน.

คาร์บอน (C): 12 กรัม / โมลล์ x 9 โมล = 108 กรัม

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

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

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

น้ำหนักโมเลกุลของ dopa = (108 g + 11 g + 14 g + 64 g)

197 กรัม

ขั้นตอนที่ 2: ค้นหาองค์ประกอบร้อยละขององค์ประกอบที่มีอยู่ใน dopa

สำหรับเรื่องนี้น้ำหนักโมเลกุลของมัน (197 กรัม) ถูกนำมาเป็น 100%.

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

54.82%

% of H = 11 g / 197g x 100%

5.6%

% of N = 14 g / 197 g x 100%

7.10%

% ของ O = 64 กรัม / 197 กรัม

32.48%

b) วานิลลิน

ส่วนที่ 1: การคำนวณน้ำหนักโมเลกุลของวานิลลินซี₈H₈O₃

ในการทำเช่นนี้น้ำหนักอะตอมของแต่ละองค์ประกอบจะถูกคูณด้วยจำนวนโมลปัจจุบันของมันซึ่งจะเป็นการเพิ่มมวลที่มีองค์ประกอบต่างกัน

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

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

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

น้ำหนักโมเลกุล = 96 g + 8 g + 48 g

152 กรัม

ส่วนที่ 2: ค้นหา% ขององค์ประกอบต่าง ๆ ที่มีอยู่ใน vanillin

สันนิษฐานว่ามีน้ำหนักโมเลกุล (152 กรัม / โมล) แทน 100%.

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

63.15%

% จาก H = 8 g / 152 g x 100%

5,26%

% จาก O = 48 g / 152 g x 100%

31, 58%

-แบบฝึกหัดที่ 6

องค์ประกอบเปอร์เซ็นต์มวลของแอลกอฮอล์มีดังนี้: คาร์บอน (C) 60% ไฮโดรเจน (H) 13% และออกซิเจน (O) 27% รับสูตรขั้นต่ำหรือสูตรเชิงประจักษ์.

ข้อมูล:

น้ำหนักอะตอม: C 12 g / mol, H 1g / mol และออกซิเจน 16 g / mol.

ขั้นตอนที่ 1: การคำนวณจำนวนโมลขององค์ประกอบที่มีอยู่ในแอลกอฮอล์

สันนิษฐานว่ามวลของแอลกอฮอล์คือ 100 กรัม ดังนั้นมวลของ C คือ 60 กรัมมวลของ H คือ 13 กรัมและมวลของออกซิเจนคือ 27 กรัม.

การคำนวณจำนวนโมล:

จำนวนโมล = มวลขององค์ประกอบ / น้ำหนักอะตอมขององค์ประกอบ

โมลของ C = 60 g / (12 g / mol)

5 โมล

โมลของ H = 13 g / (1 g / mol)

13 โมล

โมลของ O = 27 g / (16 g / mol)

1.69 โมล

ขั้นตอนที่ 2: รับสูตรขั้นต่ำหรือเชิงประจักษ์

ในการทำเช่นนี้เราจะพบสัดส่วนของจำนวนเต็มระหว่างจำนวนโมล สิ่งนี้ทำหน้าที่รับจำนวนอะตอมขององค์ประกอบในสูตรขั้นต่ำ ด้วยเหตุนี้โมลขององค์ประกอบที่แตกต่างจะถูกหารด้วยจำนวนโมลขององค์ประกอบในสัดส่วนที่น้อยลง.

C = 5 โมล / 1.69 โมล

C = 2.96

H = 13 โมล / 1.69 โมล

H = 7.69

O = 1.69 โมล / 1.69 โมล

O = 1

การปัดเศษตัวเลขเหล่านี้สูตรขั้นต่ำคือ: C₃H₈O. สูตรนี้สอดคล้องกับโพรพานอล, CH₃CH₂CH₂OH อย่างไรก็ตามสูตรนี้ก็เป็นของสารประกอบ CH₃CH₂เอมโอช₃, เอทิลเมธิลอีเธอร์.

การอ้างอิง

1. Dominguez Arias M. J. (s.f. ) การคำนวณปฏิกิริยาเคมี กู้คืนจาก: uv.es
2. การคำนวณด้วยสูตรทางเคมีและสมการ [PDF] นำมาจาก: 2.chemistry.msu.edu
3. Sparknotes (2018) การคำนวณปริมาณสารสัมพันธ์ ดึงมาจาก: sparknotes.com
4. ChemPages Netorials ( N.d. ) โมดูลปริมาณสารสัมพันธ์: ปริมาณสารสัมพันธ์ทั่วไป สืบค้นจาก: chem.wisc.edu
5. Flores, J. Química (2002) บทบรรณาธิการ Santillana.
6. Whitten, Davis, Peck & Stanley เคมี (8th ed.) CENGAGE การเรียนรู้.