Ποια είναι τα απαραίτητα βήματα για την επίλυση ενός προβλήματος στοιχειομετρίας όγκου;
1. Κατανοήστε την ιδέα
* Stoichiometry: Αυτός ο κλάδος της χημείας ασχολείται με τις ποσοτικές σχέσεις μεταξύ αντιδραστηρίων και προϊόντων σε χημικές αντιδράσεις. Μας επιτρέπει να προβλέψουμε πόσο από κάθε ουσία εμπλέκεται σε μια δεδομένη αντίδραση.
* στοιχειομετρία όγκου: Αυτό επικεντρώνεται ειδικά στη χρήση όγκων αερίων (συνήθως σε τυποποιημένες συνθήκες) για τον υπολογισμό των ποσοτήτων αντιδραστηρίων και προϊόντων. Το κλειδί είναι ότι οι ίσοι όγκοι αερίων περιέχουν ίσους αριθμούς μορίων (νόμος του Avogadro).
2. Τα βήματα
1. Εξισορρόπηση της χημικής εξίσωσης: Βεβαιωθείτε ότι η εξίσωση που αντιπροσωπεύει την αντίδραση είναι ισορροπημένη. Αυτό σημαίνει ότι ο αριθμός των ατόμων κάθε στοιχείου και στις δύο πλευρές της εξίσωσης είναι ίσος.
2. Προσδιορίστε τις δεδομένες και άγνωστες ποσότητες:
* Δεδομένου: Θα λάβετε τον όγκο ενός από τα αέρια που εμπλέκονται στην αντίδραση. Αυτός ο όγκος θα είναι συνήθως σε τυπική θερμοκρασία και πίεση (STP).
* Άγνωστο: Προσδιορίστε ποια ποσότητα πρέπει να υπολογίσετε (π.χ. όγκος άλλου αερίου, μάζα ενός στερεού προϊόντος).
3. Μετατρέψτε τους όγκους σε moles:
* STP: Εάν ο όγκος δίνεται σε STP (0 ° C και 1 atm), χρησιμοποιήστε τον γραμμομοριακό όγκο ενός ιδανικού αερίου στο STP, το οποίο είναι 22,4 L/mol.
* Συνθήκες μη-STP: Εάν ο όγκος βρίσκεται σε διαφορετική θερμοκρασία ή πίεση, θα χρειαστεί να χρησιμοποιήσετε τον ιδανικό νόμο αερίου (PV =NRT) για να υπολογίσετε τον αριθμό των γραμμομορίων.
4. Χρησιμοποιήστε την αναλογία mole από την ισορροπημένη εξίσωση: Οι συντελεστές σε μια ισορροπημένη χημική εξίσωση αντιπροσωπεύουν την αναλογία mole των αντιδραστηρίων και των προϊόντων. Χρησιμοποιήστε αυτήν την αναλογία για να καθορίσετε τον αριθμό των γραμμομορίων της άγνωστης ουσίας.
5. Μετατρέψτε τα moles στην επιθυμητή ποσότητα:
* Όγκος: Εάν η άγνωστη ποσότητα είναι ένας όγκος αερίου, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον γραμμομοριακό όγκο ενός ιδανικού αερίου (22,4 L/mol στο STP) ή τον ιδανικό νόμο περί αερίου.
* μάζα: Εάν η άγνωστη ποσότητα είναι μάζα, χρησιμοποιήστε τη μοριακή μάζα της ουσίας.
Παράδειγμα:
Ας πούμε ότι έχετε την ακόλουθη αντίδραση:
`` `
N₂ (g) + 3 h₂ (g) → 2 nh₃ (g)
`` `
Πρόβλημα: Πόσα λίτρα αερίου αμμωνίας (NH₃) μπορεί να παραχθεί στο STP εάν αντιδράτε 5.0 L αέριο αζώτου (n₂);
Λύση:
1. Ισορροπημένη εξίσωση: Η εξίσωση είναι ήδη ισορροπημένη.
2. Δίνεται και άγνωστο: Δεδομένου ότι:5.0 L N₂. Άγνωστο:Όγκος του NH₃.
3. moles του n₂: Στο STP, 1 mole του N₂ καταλαμβάνει 22.4 L. Έτσι, 5.0 L του N₂ αντιπροσωπεύει:
5.0 l n₂ * (1 mol n₂ / 22.4 l n₂) =0.223 mol n₂
4. Από την ισορροπημένη εξίσωση, 1 mol του N₂ παράγει 2 mol του NH₃. Ετσι:
0.223 mol n₂ * (2 mol nH₃ / 1 mol n₂) =0.446 mol nh₃
5. Όγκος NH₃: Στο STP, 1 mol του NH₃ καταλαμβάνει 22.4 L. Επομένως:
0,446 mol NH₃ * (22,4 L NH₃ / 1 mol NH₃) = 10,0 l nH₃
Βασικά σημεία:
* Ιδανικός νόμος αερίου: Ο ιδανικός νόμος για το φυσικό αέριο (PV =NRT) είναι ζωτικής σημασίας για τις συνθήκες μη STP.
* Μονάδες: Πάντα να δίνετε προσοχή στις μονάδες και να εξασφαλίσετε ότι ακυρώνονται κατάλληλα.
* Σημαντικά στοιχεία: Διατηρήστε τα κατάλληλα σημαντικά στοιχεία σε όλους τους υπολογισμούς σας.
Επιτρέψτε μου να ξέρω αν θέλετε να εργαστείτε μέσω ενός συγκεκριμένου προβλήματος παραδείγματος.
