Calcoli stechiometrici

Quali sono i calcoli stechiometrici?

IL Calcoli stechiometrici Sono quelli che vengono eseguiti in base alle relazioni di massa degli elementi o dei composti coinvolti in una reazione chimica.

Il primo passo per eseguirli è bilanciare la reazione chimica di interesse. Allo stesso modo, dovrebbero essere note le formule corrette dei composti coinvolti nel processo chimico.

I calcoli stechiometrici si basano sull'applicazione di una serie di leggi, tra cui le seguenti: la legge sulla conservazione di massa; la legge di proporzioni definite o composizione costante; E infine, la legge di molteplici proporzioni.

La legge di conservazione della massa afferma che in una reazione chimica la somma delle masse delle sostanze reagenti è uguale alla somma delle masse dei prodotti. In una reazione chimica la massa totale rimane costante.

La legge delle proporzioni definite o della composizione costante indica che si mostra diversi da qualsiasi composto puro ha gli stessi elementi nelle stesse proporzioni di massa. Ad esempio, l'acqua pura è la stessa indipendentemente dalla sua fonte o da quale continente (o pianeta).

E la terza legge, quella di più proporzioni, indica che quando due elementi A e B formano più di un composto, la proporzione della massa dell'elemento B che è combinata con una data massa di elemento A, in ciascuno dei composti, può essere espresso in termini di piccoli numeri interi. Cioè, per a_NB_M N E M Sono numeri interi.

Quali sono i calcoli stechiometrici e le loro fasi?

Sono calcoli progettati per risolvere le diverse domande che possono sorgere quando viene studiata una reazione chimica. Per questo, la conoscenza dei processi chimici e delle leggi che li governano deve essere posseduta.

Con l'uso del calcolo stechiometrico, ad esempio dalla massa di una sostanza reagente, si può ottenere la massa sconosciuta di un altro reagente. Puoi anche conoscere la composizione percentuale degli elementi chimici presenti in un composto e da esso, ottenere la formula empirica del composto.

Di conseguenza, la conoscenza della formula empirica o minima di un composto consente la creazione della sua formula molecolare.

Inoltre, il calcolo stechiometrico consente di sapere in una reazione chimica quale sia il reagente limitante, o se esiste un reagente in eccesso, nonché la massa di questo.

Fasi

Le fasi dipenderanno dal tipo di problema sollevato, nonché dalla sua complessità.

Due situazioni comuni sono:

• Due elementi reagiscono per causare un composto e solo la massa di uno degli elementi di reazione.
• Si desidera conoscere la massa sconosciuta del secondo elemento, nonché la massa del composto risultante dalla reazione.

In generale, nella risoluzione di questi esercizi, è necessario seguire il seguente ordine di fasi:

• Stabilire l'equazione di reazione chimica.
• Bilanciare l'equazione.
• Il terzo stadio è, usando i pesi atomici degli elementi e dei coefficienti stechiometrici, ottenendo la proporzione delle masse degli elementi di reazione.
• Quindi, usando la legge delle proporzioni definite, una volta nota la massa di un elemento di reazione e la proporzione con cui reagisce con il secondo elemento, per conoscere la massa del secondo elemento.
• E la quinta e ultima fase, se sono note le masse degli elementi di reazione, la sua somma consente di calcolare la massa del composto prodotto nella reazione. In questo caso, queste informazioni sono ottenute in base alla legge sulla conservazione di massa.

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Esercizi risolti

-Esercizio 1

Qual è il reagente in eccesso quando vengono reagiti 15 g di mg con 15 g di s per formare MGS? E quanti grammi di MG si verificheranno nella reazione?

Dati:

-Mg e S = 15 g di massa

-Peso atomico di mg = 24,3 g/mol.

-Peso atomico di S = 32,06 g/mol.

Passaggio 1: equazione di reazione

Mg +s => mgs (è già bilanciato)

Passaggio 2: istituzione della proporzione in cui MG e S sono combinati per produrre MGS

Per semplificare puoi arrotondare il peso atomico dell'MG a 24 g/mol e il peso atomico di S a 32 g/mol. Quindi la proporzione in cui sono combinati S e MG saranno 32:24, dividendo i 2 termini per 8, la proporzione è ridotta a 4: 3.

In reciproco, la proporzione in cui l'MG è combinato con la S è uguale a 3: 4 (mg/s)

Passaggio 3: discussione e calcolo del reagente in eccesso e della sua massa

La massa di Mg e S è di 15 g per entrambi, ma la proporzione in cui la reazione MG e S è 3: 4 e NO 1: 1. Quindi, si può dedurre che il reagente in eccesso è il MG, poiché è in proporzione minore rispetto alla S.

Questa conclusione può essere messa al test calcolando la massa di Mg che reagisce con 15 g di s.

g di mg = 15 g di s x (3 g di mg)/mol)/(4 g di s/mol)

11,25 g di mg

Massa mg superiore = 15 g - 11,25 g

3,75 g.

Passaggio 4: massa MGS formata nella reazione in base alla legge della conservazione di massa

Massa mgs = massa mg + massa di s

11,25 g + 15 g.

26, 25 g

Un esercizio per scopi didattici potrebbe essere fatto come segue:

Calcola i grammi di s che reagiscono con 15 g di mg, usando in questo caso una percentuale di 4: 3.

g di s = 15 g di mg x (4 g di s/mol)/(3 g di mg/mol)

20 g

Se la situazione fosse presentata in questo caso, si potrebbe vedere che i 15 g di s non avrebbero raggiunto completamente per reagire con i 15 g di mg, mancando 5 g. Ciò conferma che il reagente in eccesso è MG e la S è il reagente limitante nella formazione di MGS, quando entrambi gli elementi reattivi hanno la stessa massa.

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-Esercizio 2

Calcola la massa di cloruro di sodio (NaCl) e impurità in 52 g di NaCl con una percentuale di purezza del 97,5%.

Dati:

-Massa campione: 52 g di NaCl

-Percentuale di purezza = 97,5%.

Passaggio 1: calcolo della massa pura di NaCl

Massa NaCl = 52 g x 97,5%/100%

50,7 g

Passaggio 2: calcolo della massa di impurità

% Impurità = 100% - 97,5%

2,5%

Massa di impurità = 52 g x 2,5%/100%

1,3 g

Pertanto, dei 52 g di sale, 50,7 g sono cristalli di NaCl puri e 1,3 g di impurità (come altri ioni o materia organica).

-Esercizio 3

Cosa sono la massa di ossigeno (O) in 40 g di acido nitrico (HNO₃), sapendo che il suo peso molecolare è di 63 g/mol e il peso atomico della O è 16 g/mol?

Dati:

-Hno Mass₃ = 40 g

-Peso atomico di O = 16 g/mol.

-Peso molecolare dell'HNO₃

Passaggio 1: calcola il numero di moli di HNO₃ presente in una massa di 40 g di acido

Moli di hno₃ = 40 g di HNO₃ x 1 mol di hno₃/63 g di HNO₃

0,635 moli

Passaggio 2: calcola il numero di moli di o presente

La formula HNO₃ Indica che ci sono 3 moli di o per ogni mole di HNO_3.

Moli di O = 0,635 moli di HNO₃ X 3 moli di O/mol di HNO₃

1.905 moli di O

Passaggio 3: calcolo della massa di o presente in 40 g di HNO₃

G di o = 1.905 moli di o x 16 g di o/mol di o

30,48 g

Cioè quello dei 40 g di HNO₃, 30,48 g sono esclusivamente dovuti al peso delle moli di atomi di ossigeno. Questa grande percentuale di ossigeno è tipica degli oxoanioni o dei loro sali terziari (nano₃, Per esempio).

-Esercizio 4

Quanti grammi di cloruro di potassio (KCl) sono prodotti decomponendo 20 g di clorato di potassio (KCLO₃)?, Sapere che il peso molecolare del KCL è 74,6 g/mol e il peso molecolare del KCLO₃ è 122,6 g/mol

Dati:

-Mass KCLO₃ = 20 g

-Peso molecolare di KCl = 74,6 g/mol

-Peso molecolare KCLO₃ = 122,6 g/mol

Passaggio 1: equazione di reazione

2kclo₃ => 2kcl + 3o₂

Passaggio 2: calcolo di massa KCLO₃

G di KCLO₃ = 2 moli x 122,6 g/mol

245,2 g

Passaggio 3: calcolo di massa KCL

G di Kcl = 2 moli x 74,6 g/mol

149,2 g

Passaggio 4: calcolo della massa KCL prodotta dalla decomposizione

245 g di KCLO₃ Sono prodotti dalla decomposizione 149, 2 g di KCL. Quindi, questa proporzione (coefficiente stechiometrico) può essere utilizzata per trovare la massa KCl che si verifica da 20 g di KCLO₃:

G di Kcl = 20 g di KCLO₃ X 149 g di KCl / 245,2 g di KCLO₃

12,17 g

Nota come la relazione di massa di O₂ All'interno del KCLO₃. Del 20 g di KCLO₃, Poco meno della metà è dovuto all'ossigeno che fa parte del clorato di ossoanione.

-Esercizio 5

Trova la composizione percentuale delle seguenti sostanze: a) dopa, c₉H_undiciNO₄ e b) Vainillina, C₈H₈O₃.

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a) DOPA

Passaggio 1: trova il peso molecolare di DPA C₉H_undiciNO₄

Per questo, il peso atomico degli elementi presenti nel composto di moli rappresentati dai loro abbonamenti è inizialmente moltiplicato. Per trovare il peso molecolare, vengono aggiunti i grammi forniti dai diversi elementi.

Carbonio (c): 12 g/mol x 9 mol = 108 g

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

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

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

Peso molecolare di DOP = (108 g + 11 g + 14g + 64 g)

197 g

Passaggio 2: trova la composizione percentuale degli elementi presenti nella DOPA

Per fare ciò, il suo peso molecolare (197 g) è preso al 100%.

% di c = 108 g/197g x 100%

54,82%

% di h = 11 g/197g x 100%

5,6 %

% di n = 14 g/197 g x 100%

7,10%

% di O = 64 g/197 g

32,48%

b) Vainillina

Parte 1: Calcolo del peso molecolare della vanillina C₈H₈O₃

Per fare ciò, il peso atomico di ciascun elemento viene moltiplicato per il numero delle loro moli presenti, aggiungendo la massa che i diversi elementi forniscono

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

Peso molecolare = 96 g + 8 g + 48 g

152 g

Parte 2: Trova la % dei diversi elementi presenti in Vainillina

Si presume che il suo peso molecolare (152 g/mol) rappresenti il ​​100%.

% di c = 96 g /152 g x 100%

63,15%

% di h = 8 g / 152 g x 100%

5,26%

% di O = 48 g/152 g x 100%

31, 58 %

-Esercizio 6

La composizione percentuale di massa di un alcol è la seguente: carbonio (c) 60%, idrogeno (h) 13% e ossigeno (O) 27%.  Ottieni la tua formula minima o formula empirica.

Dati:

Pesi atomici: c 12 g/mol, h 1g/mol e ossigeno 16 g/mol.

Passaggio 1: calcolo del numero di moli degli elementi presenti nell'alcol

Si presume che la massa di alcol sia 100g. Di conseguenza, la massa della C è di 60 g, la massa di H è di 13 g e la massa di ossigeno è di 27 g.

Calcolo del numero di moli:

Numero di moli = massa dell'elemento/peso

moli di c = 60 g/(12 g/mol)

5 moli

moli di h = 13 g/(1 g/mol)

13 moli

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

1,69 talpe

Passaggio 2: ottenere la formula minima o empirica

Per fare ciò, si trova la proporzione di numero intero tra il numero di moli. Questo serve a ottenere il numero di atomi degli elementi nella formula minima. A tal fine, le moli dei diversi elementi sono divisi tra il numero di moli dell'elemento in una proporzione inferiore.

C = 5 moli/1,69 moli

C = 2.96

H = 13 moli/1,69 moli

H = 7,69

O = 1,69 talpe/1,69 moli

O = 1

Arrotondando queste cifre, la formula minima è: c₃H₈O. Questa formula corrisponde a quella del propanolo, ch₃Cap₂Cap₂OH. Tuttavia, questa formula è anche il composto CH₃Cap₂Och₃, Etere etil metil.