Cách thực hiện Stoichiometry (có Hình ảnh)

2024 Tác giả: Jason Gerald | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-15 08:26

Trong một phản ứng hóa học, vật chất không thể được tạo ra cũng như không bị phá hủy, vì vậy sản phẩm của một phản ứng phải bằng số chất tham gia phản ứng. Stoichiometry là nghiên cứu về mối quan hệ định lượng của các nguyên tố trong một phản ứng, bao gồm việc tính toán khối lượng của các chất phản ứng và sản phẩm trong đó. Stoichiometry là sự kết hợp của toán học và hóa học, và được áp dụng dựa trên một nguyên tắc đơn giản ở trên, đó là vật chất không bao giờ tăng hoặc giảm trong một phản ứng. Bước đầu tiên để giải quyết bất kỳ vấn đề hóa học nào là cân bằng các phương trình.

Bươc chân

Phần 1/4: Cân bằng phương trình hóa học

Bước 1. Viết số nguyên tử tạo nên mỗi hợp chất ở cả hai vế của phương trình

Phương trình hóa học có thể giúp bạn xác định các nguyên tử của mỗi nguyên tố trong một phản ứng. Trong một phản ứng hóa học, vật chất không thể được tạo ra cũng như không bị phá hủy, vì vậy một phương trình được cho là không bằng nhau nếu số lượng (và loại) nguyên tử cấu thành ở cả hai vế của phương trình không hoàn toàn giống nhau.

Đừng quên nhân số nguyên tử với hệ số hoặc số dưới dòng nếu bạn có.
Ví dụ, H₂VÌ THẾ₄ + Fe - Fe₂(VÌ THẾ₄)₃ + H₂
Ở phía bên trái (chất phản ứng) của phương trình có 2 H, 1 S, 4 O và 1 Fe.
Ở phía bên phải (sản phẩm) của phương trình có 2 H, 3 S, 12 O và 2 Fe.

Bước 2. Thêm hệ số vào trước các nguyên tố không phải là oxi và hiđro để cân bằng cả hai vế của phương trình

Tìm bội chung nhỏ nhất của các nguyên tố khác với oxi và hiđro để số nguyên tử ở hai vế của phương trình bằng nhau.

Ví dụ, bội số phổ biến nhất (LCM) giữa 2 và 1 là 2 đối với Fe. Vì vậy, hãy thêm số 2 vào phía trước của nguyên tố Fe ở phía bên trái để cân bằng nó.
LCM từ 3 đến 1 là 3 đối với nguyên tố S. Vì vậy, thêm số 3 vào trước hợp chất H₂VÌ THẾ₄ để cân bằng bên phải và bên trái của phương trình.
Ở giai đoạn này, phương trình của ví dụ trên sẽ là: 3 H₂VÌ THẾ₄ + 2 Fe - Fe₂(VÌ THẾ₄)₃ + H₂

Bước 3. Cân bằng nguyên tử hydro và oxy

Số nguyên tử hydro và oxy được cân bằng cuối cùng vì chúng thường có mặt trong một số phân tử ở cả hai vế của phương trình. Trong bước cân bằng của phương trình này, đừng quên tính toán lại các nguyên tử sau khi bạn đã thêm các hệ số vào trước các phân tử.

Trong ví dụ ở đây, chúng tôi thêm số 3 vào trước hợp chất H₂VÌ THẾ₄, vì vậy bây giờ có 6 nguyên tử hydro ở phía bên trái, nhưng chỉ có 2 nguyên tử hydro ở phía bên phải của phương trình. Hiện tại chúng ta cũng có 12 nguyên tử oxy ở phía bên trái và 12 nguyên tử oxy ở phía bên phải, vì vậy các nguyên tử oxy là tương đương.
Chúng ta có thể cân bằng các nguyên tử hydro bằng cách thêm số 3 vào trước H₂.
Phương trình cuối cùng sau khi cân bằng là 3 H₂VÌ THẾ₄ + 2 Fe - Fe₂(VÌ THẾ₄)₃ + 3 giờ₂.

Bước 4. Hãy đếm lại các nguyên tử ở cả hai vế của phương trình để đảm bảo chúng là cùng một số

Sau khi thực hiện, hãy tính toán lại và kiểm tra lại sự bằng nhau là bước đúng. Bạn có thể làm điều này bằng cách cộng tất cả các nguyên tử ở cả hai vế của phương trình và đảm bảo chúng giống nhau.

Kiểm tra lại đẳng thức của phương trình, 3 H₂VÌ THẾ₄ + 2 Fe - Fe₂(VÌ THẾ₄)₃ + 3 giờ₂.
Ở phía bên trái của mũi tên là 6 H, 3 S, 12 O và 2 Fe.
Ở phía bên phải của mũi tên là 2 Fe, 3 S, 12 O và 6 H.
Số lượng nguyên tử ở phía bên phải và bên trái hoàn toàn giống nhau, vì vậy phương trình này đã là tương đương.

Phần 2/4: Chuyển đổi Grams và Mol

Bước 1. Tính khối lượng mol của hợp chất đã cho theo đơn vị gam

Khối lượng mol là số gam (g) trong một mol hợp chất. Đơn vị này cho phép bạn dễ dàng chuyển đổi gam và số mol của một hợp chất. Để tính khối lượng mol, bạn cần biết có bao nhiêu phân tử của nguyên tố trong hợp chất, cũng như khối lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố trong hợp chất.

Tìm số nguyên tử của mỗi nguyên tố trong hợp chất. Ví dụ, glucozơ là C₆NS₁₂O₆, và bao gồm 6 nguyên tử cacbon, 12 nguyên tử hydro và 6 nguyên tử oxy.
Tìm khối lượng nguyên tử tính bằng gam trên mol (g / mol) của mỗi nguyên tử. Nguyên tử khối của các nguyên tố tạo nên glucozơ là: cacbon, 12,0107 g / mol; hiđro, 1,007 g / mol; và oxi, 15,9994 g / mol.
Nhân khối lượng của mỗi nguyên tử với số nguyên tử có trong hợp chất. Cacbon: 12.0107 x 6 = 72.0642 g / mol; hiđro: 1,007 x 12 = 12,084 g / mol; oxi: 15,9994 x 6 = 95,9964 g / mol.
Tổng của tất cả các sản phẩm trên là khối lượng mol của hợp chất. 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 g / mol. Hay nói cách khác, khối lượng của một phân tử glucozơ là 180,14 gam.

Bước 2. Quy đổi khối lượng của một hợp chất thành số mol bằng cách sử dụng khối lượng mol

Khối lượng mol có thể được sử dụng làm hệ số chuyển đổi, vì vậy bạn có thể tính số mol trong một số gam mẫu nhất định. Chia khối lượng đã biết (g) cho khối lượng mol (g / mol). Một cách dễ dàng để kiểm tra các phép tính của bạn là đảm bảo rằng các đơn vị triệt tiêu lẫn nhau và chỉ để lại các nốt ruồi.

Ví dụ: 8,2 gam hiđro clorua (HCl) có bao nhiêu mol?
Nguyên tử khối của H là 1.0007 và Cl là 35,453 nên khối lượng mol của hợp chất trên là 1,007 + 35,453 = 36,46 g / mol.
Chia số gam của hợp chất cho khối lượng mol của nó ta được: 8,2 g / (36,46 g / mol) = 0,225 mol HCl.

Bước 3. Xác định tỉ lệ mol giữa các chất phản ứng

Để xác định lượng sản phẩm tạo ra trong một phản ứng, bạn phải xác định tỷ lệ mol. Tỷ lệ mol là tỷ lệ của các hợp chất phản ứng với nhau, và được biểu thị bằng hệ số của các hợp chất trong phản ứng đã tương đương.

Ví dụ, tỉ lệ mol của KClO là bao nhiêu₃ với O₂ trong phản ứng của 2 KClO₃ - 2 KCl + 3 O₂.
Trước hết, hãy chắc chắn rằng các phương trình trên là tương đương. Đừng bao giờ quên bước này nếu không tỷ lệ mol thu được sẽ bị sai. Trong ví dụ này, lượng của mỗi nguyên tố ở cả hai vế của phương trình là bằng nhau, do đó phản ứng là cân bằng.
Tỷ lệ giữa KClO₃ với O₂ là 2/3. Bạn có thể đặt bất kỳ số nào ở trên và dưới, miễn là nó đại diện cho hợp chất thích hợp trong suốt bài toán.

Bước 4. Nhân chéo với tỉ lệ mol để tìm số mol của chất phản ứng còn lại

Để tính số mol của một hợp chất được tạo ra hoặc cần thiết trong một phản ứng, bạn có thể sử dụng tỷ lệ mol. Các bài toán hóa học thường sẽ yêu cầu bạn xác định số mol cần thiết hoặc được tạo ra trong một phản ứng từ khối lượng (gam) của một chất phản ứng nhất định.

Ví dụ, trong phương trình phản ứng N₂ + 3 giờ₂ - 2 NH₃ bao nhiêu mol NH₃ mà sẽ là kết quả của 3,00 gam N₂ phản ứng với H₂ với số lượng đủ?
Trong ví dụ này, H₂ có sẵn với số lượng đủ và bạn không cần phải đếm chúng để giải quyết vấn đề.
Đầu tiên, đổi đơn vị gam N₂ là nốt ruồi. Nguyên tử khối của nitơ là 14,0067 g / mol nên khối lượng mol là N₂ là 28,0134 g / mol. Phép chia giữa khối lượng và khối lượng mol sẽ cho 3,00 g / 28,0134 g / mol = 0,107 mol.
Tính tỉ số trong bài toán: NH₃: N₂ = x / 0, 107 mol.
Nhân chéo tỉ lệ này với tỉ lệ mol NH₃ với N₂: 2: 1 x / 0, 107 mol = 2/1 = (2 x 0, 107) = 1x = 0,214 mol.

Bước 5. Quy đổi số mol này về khối lượng bằng cách sử dụng khối lượng mol của hợp chất

Bạn sẽ sử dụng lại khối lượng mol, nhưng bây giờ khối lượng mol cần thiết làm cấp số nhân để trả về số mol thành gam. Đảm bảo sử dụng đúng khối lượng mol của hợp chất.

Khối lượng mol NH₃ là 17,028 g / mol. Vậy 0,214 mol x (17,028 gam / mol) = 3,647 gam NH₃.

Phần 3/4: Chuyển đổi Lít khí và Mol

Bước 1. Tìm hiểu xem phản ứng có diễn ra ở áp suất và nhiệt độ tiêu chuẩn (STP) hay không

STP là tập hợp các điều kiện để 1 mol khí lý tưởng có thể tích 22,414 lít (l). Nhiệt độ tiêu chuẩn là 273, 15 Kelvin (K) và áp suất tiêu chuẩn là 1 bầu khí quyển (atm).

Nói chung, trong các bài toán, phản ứng xảy ra ở 1 atm và 273 K, hoặc ở STP

Bước 2. Sử dụng hệ số chuyển đổi là 22,414 l / mol để chuyển số lít khí thành số mol khí

Nếu phản ứng xảy ra trong điều kiện STP, bạn có thể dùng 22,414 l / mol để tính số mol trong một thể tích khí đã biết. Chia thể tích khí (l) cho hệ số chuyển đổi này để tìm số mol.

Ví dụ, để chuyển đổi 3,2 lít N₂ khí thành số mol: 3,2 l / 22, 414 l / mol = 0,143 mol.

Bước 3. Sử dụng định luật khí lý tưởng để quy đổi lít khí nếu không ở điều kiện STP

Nếu phản ứng trong bài toán không diễn ra trong điều kiện STP, bạn phải sử dụng định luật khí lý tưởng PV = nRT để tính số mol trong phản ứng. P là áp suất tính bằng đơn vị khí quyển, V là thể tích tính bằng lít, n là số mol, R là hằng số định luật khí, 0,0821 l-atm / mol-độ, và T là nhiệt độ tính bằng Kelvin.

Phương trình này có thể được sắp xếp lại để tính số mol, trở thành: n = RT / PV.
Các đơn vị của hằng số khí được thiết kế để loại bỏ tất cả các biến đơn vị khác.
Ví dụ, xác định số mol trong 2,4 lít O₂ ở 300 K và 1,5 atm. Cắm các biến vào phương trình, ta được: n = (0,0821 x 300) / (1, 5 x 2) = 24, 63/3, 6 = 6, 842 mol O₂.

Phần 4/4: Chuyển đổi Lít chất lỏng và Mol

Bước 1. Tính khối lượng riêng của chất lỏng

Đôi khi, các phương trình hóa học cung cấp cho bạn thể tích chất lỏng phản ứng và yêu cầu bạn tính số gam hoặc số mol cần thiết cho phản ứng. Để chuyển đổi thể tích của chất lỏng sang gam, bạn cần khối lượng riêng của chất lỏng. Khối lượng riêng được biểu thị bằng đơn vị khối lượng / thể tích.

Nếu không biết độ đậm nhạt trong bài toán, bạn có thể phải tra cứu trong sách giáo khoa hoặc trên internet

Bước 2. Quy đổi thể tích sang mililít (ml)

Để chuyển thể tích của chất lỏng thành khối lượng (g), bạn phải sử dụng khối lượng riêng của nó. Khối lượng riêng được biểu thị bằng gam trên mililit (g / ml), do đó, thể tích của chất lỏng cũng phải được biểu thị bằng mililit để tính toán nó.

Tìm ra khối lượng đã biết. Ví dụ, trong bài toán nói rằng thể tích của H. đã biết₂O là 1 lít. Để chuyển đổi nó sang ml, bạn chỉ cần nhân nó với 1000 vì có 1000 ml trong 1 lít nước.

Bước 3. Nhân khối lượng với mật độ

Khi nhân thể tích (ml) với khối lượng riêng (g / ml), đơn vị ml bị mất và số gam của hợp chất còn lại là bao nhiêu.

Ví dụ, mật độ H₂O là 18,0134 g / ml. Nếu phương trình hóa học cho biết có 500 ml H₂O, số gam trong hợp chất là 500 ml x 18,0134 g / ml hoặc 9006, 7 g.

Bước 4. Tính khối lượng mol của các chất phản ứng

Khối lượng mol là số gam (g) trong một mol hợp chất. Đơn vị này cho phép bạn thay đổi đơn vị gam và số mol trong một hợp chất. Để tính khối lượng mol, bạn phải xác định có bao nhiêu phân tử của nguyên tố trong một hợp chất, cũng như khối lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố trong hợp chất.

Xác định số nguyên tử của mỗi nguyên tố trong hợp chất. Ví dụ, glucozơ là C₆NS₁₂O₆, và bao gồm 6 nguyên tử cacbon, 12 nguyên tử hydro và 6 nguyên tử oxy.
Tìm khối lượng nguyên tử tính bằng gam trên mol (g / mol) của mỗi nguyên tử. Nguyên tử khối của các nguyên tố trong glucozơ là: cacbon, 12,0107 g / mol; hiđro, 1,007 g / mol; và oxi, 15,9994 g / mol.
Nhân khối lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố với số nguyên tử có trong hợp chất. Cacbon: 12.0107 x 6 = 72.0642 g / mol; hiđro: 1,007 x 12 = 12,084 g / mol; oxi: 15,9994 x 6 = 95,9964 g / mol.
Cộng các kết quả nhân ở trên để được khối lượng mol của hợp chất là 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 g / mol. Vậy khối lượng một mol glucozơ là 180,14 gam.

Bước 5. Chuyển số gam của một hợp chất thành số mol bằng cách sử dụng khối lượng mol

Sử dụng khối lượng mol làm hệ số chuyển đổi, bạn có thể tính số mol có trong một số gam mẫu nhất định. Chia số gam (g) hợp chất đã biết cho khối lượng mol (g / mol). Một cách dễ dàng để kiểm tra các phép tính của bạn là đảm bảo rằng các đơn vị triệt tiêu lẫn nhau và chỉ để lại các nốt ruồi.

Ví dụ: 8,2 gam hiđro clorua (HCl) có bao nhiêu mol?
Nguyên tử khối của H là 1.0007 và Cl là 35,453 nên khối lượng mol của hợp chất là 1,007 + 35,453 = 36,46 g / mol.
Chia số gam của hợp chất cho số mol ta được: 8,2 g / (36,46 g / mol) = 0,225 mol HCl.

Mục lục:

Video: Cách thực hiện Stoichiometry (có Hình ảnh)