Стехиометрийг хэрхэн яаж хийх вэ (зурагтай)

2024 Зохиолч: Jason Gerald | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-15 08:20

Химийн урвалын хувьд бодисыг үүсгэх, устгах боломжгүй тул урвалын бүтээгдэхүүн нь урвалд орсон урвалж буй бодисын тоотой тэнцүү байх ёстой. Стехиометр нь урвал дахь элементүүдийн тоон хамаарлыг судалдаг бөгөөд үүнд урвалж бодис ба тэдгээрийн доторх бүтээгдэхүүний массыг тооцоолох явдал юм. Стехиометр нь математик, химийн нэгдэл бөгөөд урвалын явцад бодис хэзээ ч нэмэгддэггүй, буурдаггүй гэсэн нэг энгийн зарчим дээр үндэслэсэн болно. Химийн аливаа асуудлыг шийдэх эхний алхам бол тэгшитгэлийг тэнцвэржүүлэх явдал юм.

Алхам

4 -ийн 1 -р хэсэг: Химийн тэгшитгэлийг тэнцвэржүүлэх

Алхам 1. Тэгшитгэлийн хоёр талын нэгдэл бүрийг бүрдүүлдэг атомын тоог бич

Химийн тэгшитгэл нь урвал дахь элемент бүрийн атомыг тодорхойлоход тусална. Химийн урвалын явцад бодисыг бүтээх, устгах боломжгүй тул тэгшитгэлийн хоёр талын бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн тоо (төрөл) ижил биш байвал тэгшитгэлийг тэгш бус гэж нэрлэдэг.

• Атомын коэффициент эсвэл хэрэв байгаа бол шугамын доорх тоогоор үржүүлэхээ бүү мартаарай.
• Жишээлбэл, Х₂ТИЙМ₄ + Fe - Fe₂(SO₄)₃ + Х₂
• Тэгшитгэлийн зүүн талд (урвалжууд) 2 H, 1 S, 4 O, 1 Fe байна.
• Тэгшитгэлийн баруун (бүтээгдэхүүн) талд 2 H, 3 S, 12 O, 2 Fe байна.

Алхам 2. Хүчилтөрөгч, устөрөгчөөс бусад элементүүдийн өмнө коэффициентүүдийг нэмж тэгшитгэлийн хоёр талыг тэнцвэржүүлнэ

Тэгшитгэлийн хоёр талын атомын тоог тэнцүүлэхийн тулд хүчилтөрөгч ба устөрөгчөөс бусад элементүүдийн хамгийн бага нийтлэг үржвэрийг олоорой.

• Жишээлбэл, 2 ба 1 -ийн хоорондох хамгийн бага нийтлэг үржвэр (LCM) нь Fe -ийн хувьд 2 байна. Тиймээс тэнцвэржүүлэхийн тулд зүүн талын Fe элементийн урд 2 тоог нэмнэ үү.
• 3 ба 1 -ийн хоорондох LCM нь S элементийн хувьд 3 байна. Тиймээс H нэгдлийн урд 3 тоог нэмнэ үү₂ТИЙМ₄ тэгшитгэлийн баруун ба зүүн талыг тэнцвэржүүлэх.
• Энэ үе шатанд дээрх жишээний тэгшитгэл дараах байдалтай байна: 3 H₂ТИЙМ₄ + 2 Fe - Fe₂(SO₄)₃ + Х₂

Алхам 3. Устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн атомыг тэнцвэржүүлнэ

Устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн атомын тоог хамгийн сүүлд тэнцвэржүүлдэг, учир нь тэдгээр нь тэгшитгэлийн хоёр талын хэд хэдэн молекулд байдаг. Энэхүү тэгшитгэлийн тэнцвэржүүлэх үе шатанд молекулуудын өмнө коэффициентүүдийг нэмсний дараа атомуудыг дахин тооцоолохоо бүү мартаарай.

• Энд байгаа жишээн дээр бид H нэгдлийн урд 3 тоог нэмнэ₂ТИЙМ₄Тиймээс одоо зүүн талд 6 устөрөгчийн атом байгаа боловч тэгшитгэлийн баруун талд зөвхөн 2 устөрөгчийн атом байна. Бидэнд одоогоор зүүн талд 12 хүчилтөрөгчийн атом, баруун талд 12 хүчилтөрөгчийн атом байгаа тул хүчилтөрөгчийн атомууд тэнцүү байна.
• Бид устөрөгчийн атомыг тэнцвэржүүлж чадна₂.
• Тэнцвэржүүлсний дараах эцсийн тэгшитгэл нь 3 цаг байна₂ТИЙМ₄ + 2 Fe - Fe₂(SO₄)₃ + 3 цаг₂.

Алхам 4. Тэгшитгэлийн хоёр талын атомуудыг дахин тоолж ижил тоотой эсэхийг шалгаарай

Үүнийг хийсний дараа дахин тооцоолж, тэгш байдлыг давхар шалгах нь зөв алхам юм. Та тэгшитгэлийн хоёр талд байгаа бүх атомыг нэмж, ижил эсэхийг шалгах замаар үүнийг хийж чадна.

• Манай тэгшитгэлийн тэгш байдлыг дахин шалгаарай, 3 H₂ТИЙМ₄ + 2 Fe - Fe₂(SO₄)₃ + 3 цаг₂.
• Сумны зүүн талд 6 H, 3 S, 12 O, 2 Fe байна.
• Сумны баруун талд 2 Fe, 3 S, 12 O, 6 H байна.
• Баруун болон зүүн талын атомуудын тоо яг ижил байдаг тул энэ тэгшитгэл аль хэдийн тэнцүү байна.

4 -ийн 2 -р хэсэг: Грам болон Молыг хөрвүүлэх

Алхам 1. Өгөгдсөн нэгдлийн массын молийн массыг граммаар тооцоол

Моляр масс гэдэг нь нэг моль нэгдлийн грамм (g) тоог хэлнэ. Энэ нэгж нь нэгдлийн грамм, мэнгийг хялбархан хөрвүүлэх боломжийг олгодог. Моляр массыг тооцоолохын тулд нэгдэл дэх элементийн хэдэн молекул, түүнчлэн нэгдэл дэх элемент бүрийн атомын массыг мэдэх шаардлагатай.

• Найрлага дахь элемент бүрийн атомын тоог ол. Жишээлбэл, глюкоз нь С юм₆Х₁₂О₆, 6 нүүрстөрөгчийн атом, 12 устөрөгчийн атом, 6 хүчилтөрөгчийн атомаас бүрдэнэ.
• Атомын нэг моль тутамд граммаар атомын массыг олж мэд. Глюкозыг бүрдүүлдэг элементүүдийн атомын масс нь: нүүрстөрөгч, 12.0107 г/моль; устөрөгч, 1.007 г/моль; ба хүчилтөрөгч, 15,9994 г/моль.
• Атом бүрийн массыг нэгдэл дэх атомын тоогоор үржүүлнэ. Нүүрстөрөгч: 12.0107 x 6 = 72.0642 г/моль; устөрөгч: 1.007 x 12 = 12.084 г/моль; хүчилтөрөгч: 15.9994 x 6 = 95.9964 г/моль.
• Дээрх бүх бүтээгдэхүүний нийлбэр нь нэгдлийн молийн масс юм. 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 г/моль. Өөрөөр хэлбэл нэг глюкозын молекулын масс 180.14 грамм байна.

Алхам 2. Моляр массыг ашиглан нэгдлийн массыг моль болгон хувиргана

Моляр массыг хөрвүүлэх коэффициент болгон ашиглаж болох тул та хэдэн грамм дээж дэх хэдэн мэнгэ байгааг тооцоолж болно. Мэдэгдэж буй массыг (g) молийн масс (г/моль) болгон хуваана. Тооцооллыг шалгах хялбар арга бол нэгжүүд бие биенээ цуцалж, зөвхөн мэнгэ үлдээх эсэхийг шалгах явдал юм.

• Жишээлбэл: 8.2 грамм устөрөгчийн хлорид (HCl) -д хэдэн мэнгэ байдаг вэ?
• H -ийн атомын масс 1.0007, Cl нь 35.453 тул дээрх нэгдлийн молийн масс 1.007 + 35.453 = 36.46 г/моль байна.
• Нийлмэлийн граммын тоог молийн массаар нь хуваахад 8.2 г / (36.46 г / моль) = 0.225 моль HCl болно.

Алхам 3. Урвалж буй бодисын молийн харьцааг тодорхойл

Урвалын явцад үйлдвэрлэсэн бүтээгдэхүүний хэмжээг тодорхойлохын тулд молийн харьцааг тодорхойлох шаардлагатай. Молийн харьцаа нь бие биетэйгээ урвалд ордог нэгдлүүдийн харьцаа бөгөөд урвалын нэгдлүүдийн эквивалент коэффициентээр тодорхойлогддог.

• Жишээлбэл, KClO -ийн молийн харьцаа гэж юу вэ₃ О -той хамт₂ 2 KClO урвалд ордог₃ - 2 KCl + 3 O₂.
• Юуны өмнө дээрх тэгшитгэлүүд ижил утгатай эсэхийг шалгаарай. Энэ алхамыг хэзээ ч бүү мартаарай, эс тэгвээс олж авсан молийн харьцаа буруу болно. Энэ жишээнд тэгшитгэлийн хоёр талын элемент бүрийн хэмжээ тэнцүү байгаа тул урвал тэнцвэртэй байна.
• KClO хоорондын харьцаа₃ О -той хамт₂ 2/3 байна. Асуудлын туршид тохирох нэгдлийг илэрхийлсэн тохиолдолд та ямар ч тоог дээр болон доор тавьж болно.

Алхам 4. Загалмайг молийн харьцаагаар үржүүлснээр нөгөө урвалд орж буй молийн тоог олоорой

Урвалд орсон эсвэл шаардлагатай нэгдлүүдийн молийн тоог тооцоолохын тулд молийн харьцааг ашиглаж болно. Химийн асуудал нь ихэвчлэн тодорхой урвалж бодисын масс (грамм) -аас шаардлагатай эсвэл үйлдвэрлэсэн молийн тоог тодорхойлохыг танаас хүсдэг.

• Жишээлбэл, урвалын тэгшитгэлд N₂ + 3 цаг₂ - 2 NH₃ хэдэн моль NH₃ Энэ нь 3.00 грамм Н.₂ Энэ нь Х -тай урвалд ордог₂ хангалттай хэмжээгээр?
• Энэ жишээнд Х₂ хангалттай хэмжээгээр байгаа бөгөөд асуудлыг шийдэхийн тулд тэдгээрийг тоолох шаардлагагүй болно.
• Нэгдүгээрт, грамм N нэгжийг өөрчлөх₂ мэнгэ байх. Азотын атомын масс 14.0067 г/моль тул молийн масс N байна₂ 28.0134 г/моль байна. Масс ба молийн массыг хуваахад 3.00 г/28.0134 г/моль = 0.107 моль өгнө.
• Асуудлын харьцааг тооцоолно уу: NH₃: Н.₂ = x/0, 107 мэнгэ.
• Энэхүү харьцааг NH молийн харьцаагаар үржүүлнэ₃ Н -тай хамт₂: 2: 1 x/0, 107 моль = 2/1 = (2 x 0, 107) = 1x = 0.214 моль.

Алхам 5. Энэ тооны молийн нэгдлийг молийн массыг ашиглан буцааж масс болгон хөрвүүлнэ

Та молийн массыг дахин ашиглах болно, гэхдээ одоо молийн тоог грам руу буцаахын тулд молийн масс үржүүлэгчийн хувьд хэрэгтэй болно. Нэгдмэл молийн массыг зөв хэрэглэхээ мартуузай.

Моляр масс NH₃ 17.028 г/моль байна. Тэгэхээр 0.214 моль x (17.028 грамм/моль) = 3.647 грамм NH байна₃.

4 -ийн 3 -р хэсэг: Литрийн хий ба молийг хөрвүүлэх

Алхам 1. Урвал нь стандарт даралт ба температурт (STP) явагдаж байгаа эсэхийг олж мэдэх

STP бол 1 моль хамгийн тохиромжтой хий 22.414 литр (л) эзэлхүүнийг дүүргэх нөхцлийн багц юм. Стандарт температур нь 273, 15 Келвин (K) ба стандарт даралт нь 1 атмосфер (атм) юм.

Ерөнхийдөө асуудалд урвал 1 атм ба 273 К, эсвэл STP -д явагддаг гэж хэлэх болно

Алхам 2. 22414 л/моль хувиргах коэффициентийг ашиглан хийн литрийг молийн хий болгон хөрвүүлнэ

Хэрэв урвал STP -ийн нөхцөлд явагддаг бол та 22.414 л/моль ашиглан мэдэгдэж буй хийн эзлэхүүн дэх молийн тоог тооцоолж болно. Хийн эзлэхүүнийг (l) энэхүү хувиргах коэффициентэд хувааж молийн тоог олоорой.

Жишээлбэл, 3.2 литр N хөрвүүлэх₂ мэнгэ рүү хий: 3.2 л/22, 414 л/моль = 0.143 моль.

Алхам 3. STP -ийн нөхцөлд биш бол литр хийнийг хөрвүүлэхийн тулд хамгийн тохиромжтой хийн хуулийг ашиглана уу

Хэрэв асуудал дахь хариу урвал STP -ийн нөхцөлд явагдахгүй бол та урвал дахь молийн тоог тооцоолохдоо хамгийн тохиромжтой хийн хууль PV = nRT -ийг ашиглах ёстой. P нь атмосферийн нэгж дэх даралт, V нь литр дэх эзлэхүүн, n нь молийн тоо, R нь хийн хуулийн тогтмол, 0.0821 л-атм/моль градус, Т нь Кельвин градусын температур юм.

• Энэ тэгшитгэлийг моль тооцоолохын тулд өөрчилж болно: n = RT/PV.
• Хийн тогтмол нэгжийн нэгж нь бусад бүх нэгжийн хувьсагчдыг арилгах зорилготой юм.
• Жишээлбэл, 2.4 литр О дахь мэнгэ тоог тодорхойл₂ 300 К ба 1.5 атм. Хувьсагчдыг тэгшитгэлд оруулснаар бид n = (0.0821 x 300)/(1, 5 x 2) = 24, 63/3, 6 = 6, 842 моль O авна.₂.

4 -р хэсгийн 4: Шингэн ба моль литрийг хөрвүүлэх

Алхам 1. Шингэний нягтыг тооцоол

Заримдаа химийн тэгшитгэлүүд нь танд шингэн урвалж буй бодисын хэмжээг өгч, урвалд шаардагдах грамм буюу мэнгийн тоог тооцоолохыг танаас хүсдэг. Шингэний хэмжээг грам руу хөрвүүлэхийн тулд шингэний нягтрал хэрэгтэй. Нягтыг масс/эзлэхүүний нэгжээр илэрхийлнэ.

Хэрэв нягтрал нь асуудалд тодорхойгүй байвал та үүнийг сурах бичиг эсвэл интернетээс хайх хэрэгтэй болж магадгүй юм

Алхам 2. Эзлэхүүнийг миллилитр (мл) болгон хөрвүүлнэ

Шингэний эзлэхүүнийг масс (g) болгон хувиргахын тулд та түүний нягтыг ашиглах ёстой. Нягтыг миллилитр тутамд граммаар (г/мл) илэрхийлдэг тул шингэний эзлэхүүнийг миллилитрээр илэрхийлэх шаардлагатай.

Мэдэгдэж буй эзлэхүүнийг олж мэдэх. Жишээлбэл, асуудалд H -ийн эзлэхүүн мэдэгдэж байгааг хэлье₂О нь 1 литр байна. Үүнийг мл болгон хөрвүүлэхийн тулд 1 литр усанд 1000 мл байдаг тул үүнийг 1000 -аар үржүүлэхэд л хангалттай.

Алхам 3. Эзлэхүүнийг нягтралаар үржүүлнэ

Эзлэхүүн (мл) -ийг нягтрал (г/мл) -ээр үржүүлэхэд мл -ийн нэгжүүд алдагдаж, үлдсэн нэгдлийн граммын тоо үлдэнэ.

Жишээлбэл, нягтрал H₂O нь 18.0134 г/мл байна. Хэрэв химийн тэгшитгэлд 500 мл Н байна гэж хэлбэл₂O, нэгдэл дэх граммын тоо 500 мл x 18.0134 г/мл буюу 9006, 7 гр байна.

Алхам 4. Урвалж буй бодисын молийн массыг тооцоол

Моляр масс гэдэг нь нэг моль нэгдлийн грамм (g) тоог хэлнэ. Энэ нэгж нь нэгдэл дэх грамм, мэнгийн нэгжийг өөрчлөх боломжийг танд олгоно. Моляр массыг тооцоолохын тулд нэгдэл дэх элементийн хэдэн молекул, түүнчлэн нэгдэл дэх элемент бүрийн атомын массыг тодорхойлох шаардлагатай.

• Найрлага дахь элемент бүрийн атомын тоог тодорхойл. Жишээлбэл, глюкоз нь С юм₆Х₁₂О₆, 6 нүүрстөрөгчийн атом, 12 устөрөгчийн атом, 6 хүчилтөрөгчийн атомаас бүрдэнэ.
• Атомын массыг грамм тутамд граммаар олж мэд. Глюкоз дахь элементүүдийн атомын масс нь: нүүрстөрөгч, 12.0107 г/моль; устөрөгч, 1.007 г/моль; ба хүчилтөрөгч, 15,9994 г/моль.
• Элемент бүрийн атомын массыг нэгдэл дэх атомын тоогоор үржүүлнэ. Нүүрстөрөгч: 12.0107 x 6 = 72.0642 г/моль; устөрөгч: 1.007 x 12 = 12.084 г/моль; хүчилтөрөгч: 15.9994 x 6 = 95.9964 г/моль.
• 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 г/моль болох молийн массыг авахын тулд дээрх үржүүлэх үр дүнг нэмнэ үү. Тиймээс нэг моль глюкозын масс 180.14 грамм байна.

Алхам 5. Молийн массыг ашиглан нэгдлийн граммын тоог мэнгэ болгон хувиргана

Моляр массыг хөрвүүлэх хүчин зүйл болгон ашигласнаар та хэдэн грамм дээжинд байгаа молийн тоог тооцоолж болно. Мэдэгдэж буй нэгдлийн грамм (g) тоог молийн жинд (г/моль) хуваана. Тооцооллыг шалгах хялбар арга бол нэгжүүд бие биенээ цуцалж, зөвхөн мэнгэ үлдээх эсэхийг шалгах явдал юм.

• Жишээлбэл: 8.2 грамм устөрөгчийн хлорид (HCl) -д хэдэн мэнгэ байдаг вэ?
• H -ийн атомын масс 1.0007, Cl нь 35.453 тул нэгдлийн молийн масс 1.007 + 35.453 = 36.46 г/моль байна.
• Нийлмэлийн граммын тоог молийн массаар хуваахад 8.2 г/(36.46 г/моль) = 0.225 моль HCl болно.