Ако виждаш това съобщение, значи уебсайтът ни има проблем със зареждането на външни ресурси.

If you're behind a web filter, please make sure that the domains *.kastatic.org and *.kasandbox.org are unblocked.

Основно съдържание

Стехиометрия

Въведение

Може да използваш стехиометрични умения, за да удвоиш дозата по една рецепта за бисквитки! Изображение: "Chocolate Chip Cookies" by Kimberley Vardeman on Wikimedia Commons, CC-BY 2.0.
Едно изравнено химично уравнение е аналогично на рецепта за шоколадови бисквитки. То показва какви реактанти (съставки) се комбинират и какви продукти се получават (бисквитките). То също показва количествената зависимост между реактантите и продуктите (като например колко чаши брашно са необходими, за да се направи една партида бисквитки).
Тези числови зависимости са познати като реакционна стехиометрия, термин, изведен от древногръцките думи stoicheion ("елемент") и metron ("мярка"). В тази статия ще разгледаме как можем да използваме стехиометричните зависимости в изравнени химични уравнения, за да определим количествата вещества, изразходени и получени в една химична реакция.

Изравнени уравнения и моларни съотношения

Чест вид стехиометрична зависимост е моларното съотношение, което дава връзката на количеството в молове на всеки две вещества в химична реакция. Можем да запишем моларно съотношение за двойка вещества, като погледнем коефициентите пред всяко вещество в изравненото химично уравнение. Например да разгледаме уравнението за реакцията между железен (III) оксид и метален алуминий:
Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3
Коефициентите в уравнението ни казват, че 1 мол FeA2OA3 реагира с 2 мола Al, образувайки 2 мола Fe и 1 мол AlA2OA3. Можем да запишем отношението между FeA2OA3 и Al като следното моларно съотношение:
1мол Fe2O3:2мола Al
Като използваме това съотношение, можем да изчислим колко мола Al са необходими, за да реагират напълно с определено количество Fe2O3, или обратно. В общия случай моларните съотношения могат да се използват за преобразуване на количества от всеки две вещества, участващи в химична реакция. За да илюстрираме това, ще разгледаме пример, в който използваме моларно съотношение, за да преобразуваме количества реактанти.

Пример: Използване на моларните отношения за изчисляване на масата на реактант

Разгледай следното неизравнено уравнение:
NaOH+HA2SOA4HA2O+NaA2SOA4
Колко грама NaOH са необходими, за да реагират напълно с 3,10 грама HA2SOA4?
Първо: трябва да изравним уравнението! В този случай имаме 1 атом Na и 3 атома H от страната на реактантите и 2 атома Na и 2 атома H от страната на продуктите. Можем да изравним уравнението, като поставим 2 пред NaOH (така че да има по 2 атома Na от всяка страна) и 2 пред HA2O (така че да има 6 атома O и 4 атома H от всяка страна). Това ни дава следното изравнено уравнение:
2NaOH+HA2SOA42HA2O+NaA2SOA4
Сега, когато имаме изравненото уравнение, нека преминем към решаването на задачата. Да си припомним, че търсим количеството NaOH, което е необходимо, за да реагира напълно с 3,10 грама HA2SOA4. Можем да се справим с тази стехиометрична задача, като използваме следните стъпки:

Стъпка 1: Преобразуване на известните маси на реактантите в молове

За да свържем количествата HA2SOA4 и NaOH, като използваме моларно съотношение, първо трябва да знаем количеството HA2SOA4 в молове. Можем да преобразуваме 3,10 грама HA2SOA4 в молове, като използваме моларната маса на HA2SOA4 (98,08 g/mol):
3,10g H2SO41мол H2SO498,08g H2SO4=3,16102мола H2SO4

Стъпка 2: Използване на моларното съотношение за намиране на моловете от другия реактант

Сега, когато имаме количеството HA2SOA4 в молове, нека преобразуваме от молове HA2SOA4 в молове NaOH, като използваме подходящото моларно съотношение. Според коефициентите в изравненото химично уравнение 2 мола NaOH са необходими за всеки 1 мол HA2SOA4, така че моларното съотношение е
2мола NaOH1мол H2SO4
Като умножим броя молове HA2SOA4 по този коефициент, получаваме броя необходими молове NaOH:
3,16102мола H2SO42мола NaOH1мол H2SO4=6,32102mol NaOH
Забележи как записахме моларното съотношение така, че моловете HA2SOA4 да се съкратят и така получихме молове NaOH като крайни единици. За да научиш как единиците могат да се третират като числа за лесно изчисляване в подобни задачи, виж това видео за анализа на мерните единици.

Стъпка 3: Представяне на моловете от другите реактанти като маса

Търсим масата NaOH в грамове, така че последната стъпка е да преобразуваме 6,32102 мола NaOH в грамове. Можем да направим това, като използваме моларната маса на NaOH (40,00 g/mol):
6,32102мола NaOH40,00g NaOH1мол NaOH=2,53g NaOH
Следователно са необходими 2,53 g NaOH за пълно неутрализиране на 3,10 грама HA2SOA4 в тази реакция.
Пряк път: Можем също така да комбинираме всички три стъпки в едно-единствено изчисление, както е показано в следния израз:
3,10g H2SO4  1мол H2SO498,08g H2SO4    2мола NaOH1мол H2SO4  ×  40,00g NaOH1mol NaOH = 2,53g NaOHСтъпка 1Стъпка 2Стъпка 3Намери моловете H2SO4Използвай моларното съотношениеНамери g NaOH
Но се увери, че обръщаш особено внимание на мерните единици, ако предприемеш този подход!

Резюме

Изравненото химично уравнение ни показва количествената зависимост между всеки от участващите елементи в химичната реакция. Можем да използваме тези числови зависимости, за да запишем моларните съотношения, което ни позволява да преобразуваме между количествата реактанти и/или продукти (и, следователно, да решаваме стехиометричните задачи!).
Ръководенето на химична реакция е като правенето на бисквитки. Надявам се, че лабораторията е по-чиста от този кухненски плот! Изображение: Congerdesign on Pixabay, Pixabay License.
За да научиш за други чести стехиометрични изчисления, виж тази вълнуваща поредица за ограничаващи реактанти и процентен добив!

Искаш ли да се присъединиш към разговора?

Все още няма публикации.
Разбираш ли английски? Натисни тук, за да видиш още дискусии в английския сайт на Кан Академия.