itholoinfo.com.com

Cum se face stoichiometria

Toate reacțiile chimice (și, astfel, toate ecuațiile chimice) trebuie să fie echilibrate. Materiile nu pot fi create sau distruse, astfel încât toate produsele rezultate dintr-o ecuație trebuie să fie egale cu reactanții care intră în reacție, chiar dacă sunt rearanjați într-un alt mod. Stoichiometria este o abilitate specială pe care chimistii o folosesc pentru a se asigura că o ecuație chimică este perfect echilibrată. Stoichiometria este formată din jumătate din matematică, jumătate din chimie și totuși se învârte în jurul unui principiu simplu citat mai sus - acea materie nu este niciodată pierdut

sau victorii în timpul unei reacții. Consultați Pasul 1 de mai jos pentru a începe!

pași

Partea 1
Învățarea pașilor de bază

Imaginea cu titlul Do Stoichiometry Pasul 1
1
Aflați părțile unei ecuații chimice. Realizarea stoichiometriei necesită înțelegerea anumitor fundamente chimice. Cea mai importantă dintre acestea este ideea ecuația chimică. O ecuație chimică este în esență o modalitate de a reprezenta o reacție chimică în ceea ce privește literele, numerele și simbolurile. În toate reacțiile chimice, unul sau mai multe reactivii sunt rupte, combinate sau prelucrate pentru a forma una sau mai multe produse. Gândiți-vă că reactivii sunt "materiile prime" și produsele ca "rezultatul final" al unei reacții chimice. Pentru a reprezenta o reacție cu o ecuație chimică, pornind de la stânga, vom scrie mai întâi reactanții (cu semne de adăugare între fiecare), introducem în continuare un semn de echivalență (în simple probleme, de obicei o săgeată îndreptată spre dreapta) În cele din urmă, scriem produsele (așa cum am făcut cu reactivii).
  • De exemplu, aici este o ecuație chimică: HNO3 + KOH → KNO3 + H2O. Această ecuație chimică ne spune că doi reactivi, HNO3 și KOH, sunt combinate pentru a forma două produse, KNO3 și H2O.
  • Rețineți că săgeata din mijlocul problemei este doar unul dintre simbolurile de echivalență folosite de chimisti. Un alt simbol utilizat frecvent este săgeata dublă, indicând două direcții orizontale. Pentru scopuri stoichiometrice simple, simbolurile de echivalență utilizate nu fac de obicei o diferență.
  • Imaginea intitulată Do Stoichiometry Pasul 2
    2
    Utilizați coeficienți pentru a specifica cantități diferite de molecule în ecuație. În ecuația exemplului de mai sus, toți reactivii și produsele au fost utilizați în raportul 1: 1. Asta este, noi folosim o din fiecare reactiv care trebuie format o din fiecare produs. Totuși, acest lucru nu este întotdeauna cazul. Uneori, de exemplu, o ecuație va necesita mai mult de un reactiv sau produs - de fapt, nu este neobișnuit ca fiecare compus din ecuație să fie folosit mai mult decât o dată. Pentru aceasta, vom folosi coeficienţii - numere întregi aproape de reactivi sau produse. Coeficienții specifică numărul fiecărei molecule corespunzătoare produse din reacția (sau consumată în).
    • De exemplu, să observăm ecuația de combustie a metanului: CH4 + 2În2 → CO2 + 2H2O. Observați coeficienții "2" înaintea lui O2 și H2Această ecuație ne spune că o moleculă de CH4 și două de la o2 se combină pentru a forma un CO2 și două din H2O.
  • Imagine cu denumirea Do Stoichiometry Pasul 3
    3
    Știți că este posibil să se înmulțească "prin" ecuația. S-ar putea să fiți familiarizați cu proprietatea distributivă a multiplicării: a (b + c) = ab + ac. Același lucru este valabil în esență și pentru ecuațiile chimice. Dacă înmulțiți ecuația cu o constantă numerică, veți obține o ecuație care, deși nu este cea mai simplă, este la fel de valabilă. Când se înmulțește o ecuație, se înmulțește fiecare coeficient (niciodată numerele subscriptului, adică cantitățile de atomi prezente în moleculă) pe fiecare parte a ecuației prin constanta ei. Această tehnică poate fi utilă în unele situații stoichiometrice mai avansate.
    • De exemplu, dacă luăm ecuația de mai sus (CH4 + 2În2 → CO2 + 2H2O) cu 2, vom avea 2CH4 + 4The2 → 2CO2 + 4H2O ca rezultat. Cu alte cuvinte, multiplicăm coeficientul fiecărei molecule cu 2, rezultând dublul tuturor substanțelor chimice din ecuații. Odată ce proporțiile originale au fost menținute, ecuația este încă validă.
      • Rețineți că ar putea fi util să ne gândim la moleculele fără coeficienți ca având un coeficient implicit de "1". Prin urmare, în exemplul nostru original, CH4 devine 1 CH4 și așa mai departe.

    • Partea 2
    Echilibrarea unei ecuații cu stoichiometrie

    Imaginea intitulată Do Stoichiometry Pasul 4
    1
    Scrieți ecuația. Modul în care stoichiometria se face este ceva asemănător cu modul de rezolvare a unei probleme matematice. Pentru toate ecuațiile, cu excepția celei mai simple, aceasta înseamnă că este dificil, dacă nu chiar imposibil, să o faceți în cap. Deci, pentru început, scrieți ecuația (și lăsați mai jos spațiu pentru calcule).
    • Pentru scopuri de exemplificare, să facem o ecuație simplă: H2SO4 + Fe → Credință2(SO4)3 + H2
  • Imaginea intitulată Do Stoichiometry Pasul 5
    2
    Observați și aflați dacă ecuația este deja echilibrată. Înainte de a începe procesul de echilibrare a unei ecuații prin stoichiometrie, care poate dura ceva timp, este bine să verificați rapid dacă ecuația de fapt ai nevoie de echilibrare. Odată ce o reacție chimică nu poate crea sau distruge material nou, o anumită ecuație va fi dezechilibrat dacă numărul (și tipurile) de atomi de pe fiecare parte a ecuației nu este perfect echivalent.
    • Să verificăm dacă ecuația de mai sus este echilibrată. Pentru a face acest lucru, vom adăuga numărul de atomi de fiecare tip pe fiecare parte a săgeții.
      • În partea stângă a săgeții, avem 2 H, 1 S, 4 O și 1 Fe.
      • În partea dreaptă a săgeții, avem 2 Fe, 3 S, 12 O și 2 H.
      • Există diferite cantități de atomi de fier, sulf și oxigen, deci ecuația este cu siguranță dezechilibrat. Stoichiometria ne va ajuta sa ne echilibram!
  • Imaginea intitulată Do Stoichiometry Pasul 6
    3
    Se echilibrează inițial toți ionii complexi (poliatomici). Dacă în reacție apar ioni poliatomici (cei compuși din mai mult de un atom) din ambele părți ale ecuației, este de obicei o idee bună să le echilibrezi în primul rând, deoarece acest lucru îți permite să "scapi" de mai mulți atomi de o singură dată. Pentru a echilibra părți ale ecuației, multiplicați moleculele corespunzătoare dintr-o parte (sau ambele) ale ecuației cu coeficienți întregi, astfel încât ionul, atomul sau grupul funcțional pe care doriți să îl echilibrați este în aceeași cantitate pe ambele părți ale ecuației .
    • Acest lucru devine mai ușor de înțeles cu un exemplu. În ecuația noastră, H2SO4 + Fe → Credință2(SO4)3 + H2, SO4 este singurul ion polyatomic prezent. Deoarece apare intact pe ambele părți ale ecuației, putem echilibra întregul ion, nu doar atomii individuali.
      • Există 3 SO4 în partea dreaptă a săgeții și doar 1 SO4 pe partea stângă. Astfel, pentru a echilibra CO4, vom multiplica molecula din care SO4 face parte din partea stângă a ecuației cu 3, astfel: 3H2SO4 + Fe → Credință2(SO4)3 + H2.
  • Imaginea intitulată Do Stoichiometry Pasul 7
    4
    Echilibrează metalele. Dacă ecuația ta conține metale, atunci echilibrează-le. Se multiplică orice atomi de metal sau molecule izolate cu coeficienți întregi, astfel încât același număr de metale să apară pe fiecare parte a ecuației. Dacă nu sunteți sigur care atomii sunt metalele, a se vedea tabelul periodic - în general, metalele sunt toate elementele care sunt lăsate în grup (coloana) 12 / IIB, cu excepția H, mai multe elemente din colțul din stânga jos al "pătrat" ​​în partea dreaptă a mesei.
    • În ecuația noastră, 3H2SO4 + Fe → Fe2(SO4)3 + H2, Credința este singurul metal, deci îl vom echilibra în continuare.
      • Există 2 Fe pe partea dreaptă a ecuației și doar 1 Fe pe partea stângă. Prin urmare, vom da Fe pe partea stângă a ecuației un coeficient de 2 pentru a echilibra. Ecuația noastră arată acum: 3H2SO4 + 2Fe → Credință2(SO4)3 + H2.
  • Imagine cu titlul Do Stoichiometry Pasul 8


    5
    Echilibrează nemetalele (în plus față de oxigen și hidrogen). Apoi, echilibrați toate nemetalele prezente în ecuație, cu excepția hidrogenului și oxigenului, care sunt, în general, echilibrate ultima dată. Această parte a procesului de echilibrare este de obicei oarecum vagă, deoarece elementele exacte nemetalice din ecuație pot să difere substanțial, pe baza tipului de reacție pe care îl efectuați. Reacțiile organice, de exemplu, pot avea un număr mare de molecule C, N, S și P care au nevoie de echilibrare. Echilibrați acești atomi așa cum este descris mai sus.
    • Exemplul nostru-ecuația (3H2SO4 + 2Fe → Credință2(SO4)3 + H2) are elemente S, dar le numărăm deja în momentul echilibrării ionilor poliatomici din care fac parte. Deci putem trece peste acest pas. Merită menționat faptul că multe ecuații chimice nu necesită realizarea fiecărei etape a procesului de echilibrare descris în acest articol.
  • Imaginea intitulată Do Stoichiometry Pasul 9
    6
    Echilibrează atomii de oxigen. Apoi echilibrați atomii de oxigen din ecuație. Când se echilibrează ecuațiile chimice, atomii O și H sunt, de obicei, lăsați la sfârșitul procesului. Acest lucru se datorează faptului că este obișnuit ca aceștia să apară în mai multe molecule pe fiecare parte a ecuației, ceea ce face dificilă cunoașterea de unde să înceapă până când începe procesul de echilibrare a celorlalte părți.
    • Din fericire, în ecuația noastră, 3H2SO4 + 2Fe → Credință2(SO4)3 + H2, am echilibrat deja oxigenul prin echilibrarea ionilor poliatomici la început.
  • Imaginea intitulată Do Stoichiometry Pasul 10
    7
    Echilibrează atomii de hidrogen. În cele din urmă, terminați procesul echilibrând restul atomilor de H. Adesea, dar nu întotdeauna, aceasta poate însemna atașarea unui coeficient la o moleculă de hidrogen diatomic (H2) pentru a se potrivi cu numărul de atomi H cu cealaltă parte a ecuației.
    • Acesta este cazul ecuației noastre de exemplu, 3H2SO4 + 2Fe → Credință2(SO4)3 + H2.
      • În acest moment, avem 6 H în partea stângă a săgeții și 2 H în partea dreaptă, așa că vom da H2 în partea dreaptă a săgeții un coeficient de 3 pentru a se potrivi numărului de atomi H. Acest lucru ne lasă cu 3H2SO4 + 2Fe → Credință2(SO4)3 + 3H2.
  • Imagine intitulată Do Stoichiometry Pasul 11
    8
    Verificați ecuația și bilanțul acesteia. Când sa terminat, este bine să reveniți și să verificați echilibrul general al ecuației. Acest lucru se poate face în același mod în care ecuația a fost descoperită mai întâi dezechilibrată - adăugați toți atomii din fiecare parte a ecuației și verificați dacă ei au echivalență perfectă.
    • Să verificăm echilibrul ecuației noastre, 3H2SO4 + 2Fe → Credință2(SO4)3 + 3H2.
      • În partea stângă a săgeții sunt 6 H, 3 S, 12 O și 2 Fe.
      • În partea dreaptă a săgeții există 2 Fe, 3 S, 12 O și 6 H.
      • Succes! Ecuația noastră este acum echilibrat.
  • Imaginea intitulată Do Stoichiometry Pasul 12
    9
    Întotdeauna echilibrați ecuațiile numai prin modificarea coeficienților și fără modificarea numerelor subscript. O greșeală obișnuită făcută de studenții începători în chimie este aceea de a schimba subscris numere, nu coeficienţii a moleculelor din ecuație atunci când încercăm să le echilibrăm. Acest lucru modifică compoziția moleculelor în reacție, nu numărul de molecule implicate, oferindu-vă un rezultat total diferit față de reacția inițială. Pentru a fi perfect clar, când efectuează stoichiometrie, doar să alterneze numerele mari la stânga fiecărei molecule - niciodată cele mici în mijlocul lor.
    • Să presupunem că vrem să echilibrăm atomii de Fe din ecuația noastră prin această abordare defectuoasă. Putem vedea ecuația în acest moment (H2SO4 + Fe → Credință2(SO4)3 + H2) și gândiți-vă: "există două Faith pe partea dreaptă și una pe partea stângă și așa voi schimba stânga spre Faith2“.
      • Problema cu aceasta este că acest lucru modifică reactivul în sine. Credința2 nu este mai mult din elementul Fe - aceasta este o moleculă complet diferită. În plus, deoarece fierul este un metal, acesta nu este niciodată scris în formă diatomică (Fe2) deoarece acest lucru implică faptul că poate fi separat în mod natural în molecule de doi atomi - ceva ce alte elemente fac în starea gazoasă (adică H2, 2, 2, etc), dar nu metale.

    • Partea 3
    Utilizarea aplicațiilor practice ale unei ecuații echilibrate

    Imagine cu titlul Do Stoichiometry Pasul 13
    1
    Utilizați stoichiometria pentru găsi reactivul limitativ al unei reacții. Echilibrarea unei ecuații chimice deschide ușile pentru mult mai mult. De exemplu, prin echilibrarea ecuației cu stoichiometria, o puteți utiliza pentru a determina care dintre reactivii dvs. este limitativ. Reactivii limitați sunt, în esență, aceia care se vor "epuiza" mai întâi - odată epuizați, reacția este întreruptă.
    • Pentru a găsi reactivul limitator al ecuației dvs. echilibrate, multiplicați cantitatea fiecărui reactiv (în cariere) cu raportul dintre coeficientul produsului și coeficientul de reactiv. Aceasta are ca rezultat cantitatea de produs pe care fiecare reactiv este capabil să o producă - indiferent de reactivul produs, cel mai mic produs va fi reactivul limitator.
  • Imaginea intitulată Do Stoichiometry Pasul 14
    2
    Utilizați stoichiometria pentru a determina cantitatea de produs generată. Odată ce ați echilibrat ecuația și ați determinat reactivul limitator, aflați câte produsul va fi produs prin reacție este pur și simplu o chestiune de utilizare a răspunsului obținut pentru a găsi reactivul limitativ în primul rând. Adică, cantitatea (în cariere) a unui produs dat se găsește prin înmulțirea cantității de reactant limitativ (în mol) cu raportul dintre coeficientul produsului și coeficientul reactantului.
  • Imaginea intitulată Do Stoichiometry Pasul 15
    3
    Utilizați ecuații echilibrate pentru a crea factori de conversieîn reacția lor. O ecuație echilibrată conține coeficienții corecți pentru fiecare compus prezent, care poate fi utilizat pentru a converti practic orice cantitate în reacție la alta. Utilizați coeficienții compușilor în reacție pentru a porni dintr-un sistem de conversie de la început (de obicei, moli sau grame de reactiv) până la capăt (de obicei, moli sau grame de produs).
    • De exemplu, să folosim ecuația noastră echilibrată mai sus (3H2SO4 + 2Fe → Credință2(SO4)3 + 3H2) pentru a determina cât de multe moli de Fe2(SO4)3 va fi teoretic produs de la 1 mol de 3H2SO4.
      • Să observăm coeficienții în ecuația echilibrată. Există 3 moli de H2SO4 pentru fiecare 1 mol de Fe2(SO4)3. Vom converti după cum urmează:
        • 1 mol de H2SO4 × (1 mol Fe2(SO4)3) / (3 moli H2SO4) = 0,33 moli Fe2(SO4)3.
        • Rețineți că avem unitățile corecte deoarece numitorul factorului nostru de conversie anulează unitățile produsului nostru inițial.

    • Materiale necesare

    • Tabela de clasificare periodică a elementelor
    Distribuiți pe rețelele sociale:

    înrudit
    Cum se rezolvă ecuațiile cu variabile bidirecționaleCum se rezolvă ecuațiile cu variabile bidirecționale
    Cum se echilibrează ecuațiile chimiceCum se echilibrează ecuațiile chimice
    Cum să echilibrați reacțiile de oxidareCum să echilibrați reacțiile de oxidare
    Cum se calculează normalitateaCum se calculează normalitatea
    Cum se calculează randamentul procentual în chimieCum se calculează randamentul procentual în chimie
    Cum să găsiți intersecția lui XCum să găsiți intersecția lui X
    Cum să găsiți ecuațiile asimptotelor unui hyperbolaCum să găsiți ecuațiile asimptotelor unui hyperbola
    Cum se scrie o ecuație chimicăCum se scrie o ecuație chimică
    Cum se face o diagramă de ecuații patraticeCum se face o diagramă de ecuații patratice
    Cum se face un grafic al unei ecuațiiCum se face un grafic al unei ecuații
    » » Cum se face stoichiometria
    © 2021 itholoinfo.com.com