Cara Melakukan Stoikiometri (dengan Gambar)

2024 Pengarang: Jason Gerald | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-15 08:20

Dalam tindak balas kimia, bahan tidak boleh diciptakan atau dimusnahkan, jadi hasil tindak balas mestilah sama dengan jumlah reaktan dalam tindak balas tersebut. Stoikiometri adalah kajian mengenai hubungan kuantitatif unsur-unsur dalam suatu tindak balas, yang melibatkan pengiraan jisim reaktan dan produk di dalamnya. Stoikiometri adalah gabungan matematik dan kimia, dan diaplikasikan berdasarkan satu prinsip mudah di atas, perkara itu tidak pernah meningkat atau menurun dalam suatu reaksi. Langkah pertama untuk menyelesaikan sebarang masalah kimia adalah mengimbangi persamaan.

Langkah

Bahagian 1 dari 4: Mengimbangkan Persamaan Kimia

Langkah 1. Tuliskan bilangan atom yang membentuk setiap sebatian di kedua-dua sisi persamaan

Persamaan kimia dapat membantu anda mengenal pasti atom setiap unsur dalam tindak balas. Dalam tindak balas kimia, bahan tidak boleh dibuat atau dimusnahkan, jadi persamaan dikatakan tidak sama jika bilangan (dan jenis) atom penyusun di kedua sisi persamaan tidak sama persis.

• Jangan lupa untuk mengalikan bilangan atom dengan pekali atau nombor di bawah garis jika anda mempunyai satu.
• Contohnya, H₂JADI₄ + Fe - Fe₂(JADI₄)₃ + H₂
• Di sebelah kiri (reaktan) persamaan terdapat 2 H, 1 S, 4 O, dan 1 Fe.
• Di sebelah kanan (produk) persamaan terdapat 2 H, 3 S, 12 O, dan 2 Fe.

Langkah 2. Tambahkan pekali di hadapan unsur selain oksigen dan hidrogen untuk mengimbangkan kedua sisi persamaan

Cari gandaan unsur yang paling tidak biasa selain oksigen dan hidrogen untuk menyamakan bilangan atom di kedua sisi persamaan.

• Sebagai contoh, gandaan paling jarang (LCM) antara 2 dan 1 adalah 2 untuk Fe. Jadi, tambahkan nombor 2 di hadapan elemen Fe di sebelah kiri untuk mengimbangkannya.
• LCM antara 3 dan 1 adalah 3 untuk elemen S. Oleh itu, tambahkan nombor 3 di hadapan sebatian H₂JADI₄ untuk mengimbangkan sisi kanan dan kiri persamaan.
• Pada peringkat ini, persamaan contoh di atas adalah: 3 H₂JADI₄ + 2 Fe - Fe₂(JADI₄)₃ + H₂

Langkah 3. Seimbangkan atom hidrogen dan oksigen

Bilangan atom hidrogen dan oksigen terakhir seimbang kerana secara amnya terdapat dalam beberapa molekul di kedua sisi persamaan. Dalam langkah mengimbangkan persamaan ini, jangan lupa mengira semula atom setelah anda menambah pekali di hadapan molekul.

• Dalam contoh di sini, kita menambah nombor 3 di hadapan sebatian H₂JADI₄, jadi sekarang terdapat 6 atom hidrogen di sebelah kiri, tetapi hanya 2 atom hidrogen di sebelah kanan persamaan. Kami juga mempunyai 12 atom oksigen di sebelah kiri dan 12 atom oksigen di sebelah kanan, jadi atom oksigen setara.
• Kita dapat mengimbangkan atom hidrogen dengan menambahkan nombor 3 di hadapan H₂.
• Persamaan akhir selepas mengimbangkan ialah 3 H₂JADI₄ + 2 Fe - Fe₂(JADI₄)₃ + 3 H₂.

Langkah 4. Hitung atom di kedua sisi persamaan untuk memastikan bilangannya sama

Setelah selesai, hitung semula dan periksa semula kesamaan adalah langkah yang betul. Anda boleh melakukan ini dengan menambahkan semua atom di kedua sisi persamaan dan memastikannya sama.

• Periksa kembali persamaan kita lagi, 3 H₂JADI₄ + 2 Fe - Fe₂(JADI₄)₃ + 3 H₂.
• Di sebelah kiri anak panah terdapat 6 H, 3 S, 12 O, dan 2 Fe.
• Di sebelah kanan anak panah terdapat 2 Fe, 3 S, 12 O, dan 6 H.
• Bilangan atom di sisi kanan dan kiri sama, jadi persamaan ini sudah setara.

Bahagian 2 dari 4: Menukar Gram dan Mol

Langkah 1. Hitung jisim molar jisim sebatian yang diberi dalam gram

Jisim molar ialah bilangan gram (g) dalam satu mol sebatian. Unit ini membolehkan anda menukar gram dan mol sebatian dengan mudah. Untuk mengira jisim molar, anda perlu mengetahui berapa banyak molekul unsur dalam sebatian, dan juga jisim atom setiap unsur dalam sebatian.

• Cari bilangan atom bagi setiap unsur dalam sebatian. Contohnya, glukosa ialah C₆H₁₂O₆, dan terdiri daripada 6 atom karbon, 12 atom hidrogen, dan 6 atom oksigen.
• Ketahui jisim atom dalam gram per mol (g / mol) setiap atom. Jisim atom unsur-unsur yang membentuk glukosa adalah: karbon, 12.0107 g / mol; hidrogen, 1.007 g / mol; dan oksigen, 15,9994 g / mol.
• Gandakan jisim setiap atom dengan bilangan atom yang terdapat dalam sebatian. Karbon: 12.0107 x 6 = 72.0642 g / mol; hidrogen: 1.007 x 12 = 12.084 g / mol; oksigen: 15.9994 x 6 = 95.9964 g / mol.
• Jumlah semua produk di atas adalah jisim molar sebatian. 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 g / mol. Atau dengan kata lain, jisim satu molekul glukosa ialah 180.14 gram.

Langkah 2. Tukarkan jisim sebatian menjadi mol menggunakan jisim molar

Jisim molar boleh digunakan sebagai faktor penukaran, jadi anda dapat mengira bilangan mol dalam sebilangan gram sampel. Bahagikan jisim yang diketahui (g) dengan jisim molar (g / mol). Cara mudah untuk memeriksa pengiraan anda adalah memastikan unit saling membatalkan dan hanya meninggalkan tahi lalat.

• Contohnya: berapakah bilangan mol dalam 8.2 gram hidrogen klorida (HCl)?
• Jisim atom H ialah 1.0007 dan Cl ialah 35.453 jadi jisim molar sebatian di atas ialah 1.007 + 35.453 = 36.46 g / mol.
• Membahagi bilangan gram sebatian dengan jisim molarnya memberikan: 8.2 g / (36.46 g / mol) = 0.225 mol HCl.

Langkah 3. Tentukan nisbah molar antara reaktan

Untuk menentukan jumlah produk yang dihasilkan dalam tindak balas, anda mesti menentukan nisbah molar. Nisbah molar adalah nisbah sebatian yang saling bertindak balas, dan ditunjukkan oleh pekali sebatian dalam tindak balas yang setara.

• Contohnya, berapakah nisbah molar KClO₃ dengan O₂ dalam tindak balas 2 KClO₃ - 2 KCl + 3 O₂.
• Pertama sekali, pastikan persamaan di atas sama. Jangan lupa langkah ini atau nisbah molar yang diperoleh akan salah. Dalam contoh ini, jumlah setiap elemen di kedua sisi persamaan adalah sama, sehingga reaksi seimbang.
• Nisbah antara KClO₃ dengan O₂ ialah 2/3. Anda boleh meletakkan nombor di atas dan di bawah, selagi ia mewakili sebatian yang sesuai sepanjang masalah.

Langkah 4. Gandakan persilangan dengan nisbah molar untuk mencari bilangan mol reaktan yang lain

Untuk mengira bilangan mol sebatian yang dihasilkan atau diperlukan dalam tindak balas, anda boleh menggunakan nisbah molar. Masalah kimia biasanya akan meminta anda menentukan bilangan tahi lalat yang diperlukan atau dihasilkan dalam tindak balas dari jisim (gram) reaktan tertentu.

• Contohnya, dalam persamaan tindak balas N₂ + 3 H₂ - 2 NH₃ berapakah bilangan mol NH₃ yang akan dihasilkan daripada 3.00 gram N₂ yang bertindak balas dengan H₂ dalam kuantiti yang mencukupi?
• Dalam contoh ini, H₂ tersedia dalam jumlah yang mencukupi dan anda tidak perlu mengira untuk menyelesaikan masalah tersebut.
• Pertama, tukar unit gram N₂ menjadi tahi lalat. Jisim atom nitrogen ialah 14.0067 g / mol jadi jisim molar adalah N₂ ialah 28.0134 g / mol. Pembahagian antara jisim dan jisim molar akan memberikan 3.00 g / 28.0134 g / mol = 0.107 mol.
• Hitung nisbah dalam masalah: NH₃: N₂ = x / 0, 107 mol.
• Gandakan silang nisbah ini dengan nisbah molar NH₃ dengan N₂: 2: 1 x / 0, 107 mol = 2/1 = (2 x 0, 107) = 1x = 0.214 mol.

Langkah 5. Tukarkan bilangan mol ini kepada jisim menggunakan jisim molar sebatian

Anda akan menggunakan jisim molar sekali lagi, tetapi sekarang jisim molar diperlukan sebagai pengganda untuk mengembalikan bilangan mol ke gram. Pastikan menggunakan jisim molar sebatian yang betul.

Jisim molar NH₃ ialah 17.028 g / mol. Jadi 0.214 mol x (17.028 gram / mol) = 3.647 gram NH₃.

Bahagian 3 dari 4: Menukar Liter Gas dan Mol

Langkah 1. Ketahui sama ada tindak balas berlaku pada tekanan dan suhu standard (STP)

STP adalah sekumpulan syarat yang membolehkan 1 mol gas ideal mengisi isipadu 22.414 liter (l). Suhu standard ialah 273, 15 Kelvin (K) dan tekanan standard adalah 1 atmosfer (atm).

Secara amnya, dalam masalah akan dinyatakan bahawa reaksi berlaku pada 1 atm dan 273 K, atau dalam STP

Langkah 2. Gunakan faktor penukaran 22,414 l / mol untuk menukar bilangan liter gas kepada mol gas

Sekiranya tindak balas berlaku dalam keadaan STP, anda boleh menggunakan 22.414 l / mol untuk mengira bilangan mol dalam isipadu gas yang diketahui. Bahagikan isipadu gas (l) dengan faktor penukaran ini untuk mencari bilangan mol.

Sebagai contoh, untuk menukar 3.2 liter N₂ gas ke mol: 3.2 l / 22, 414 l / mol = 0.143 mol.

Langkah 3. Gunakan undang-undang gas yang sesuai untuk menukar liter gas jika tidak dalam keadaan STP

Sekiranya tindak balas dalam masalah tidak berlaku dalam keadaan STP, anda mesti menggunakan undang-undang gas ideal PV = nRT untuk mengira bilangan mol dalam tindak balas. P adalah tekanan dalam unit atmosfera, V adalah isipadu dalam liter, n adalah bilangan mol, R adalah pemalar undang-undang gas, 0,0821 l-atm / mol-darjah, dan T adalah suhu dalam darjah Kelvin.

• Persamaan ini dapat disusun semula untuk mengira mol, menjadi: n = RT / PV.
• Unit pemalar gas dirancang untuk menghilangkan semua pemboleh ubah unit lain.
• Sebagai contoh, tentukan bilangan tahi lalat dalam 2.4 liter O₂ pada suhu 300 K dan 1.5 atm. Memasukkan pemboleh ubah ke dalam persamaan, kita mendapat: n = (0,0821 x 300) / (1, 5 x 2) = 24, 63/3, 6 = 6, 842 mol O₂.

Bahagian 4 dari 4: Menukar Liter Cecair dan Mol

Langkah 1. Hitung ketumpatan cecair

Kadang kala, persamaan kimia memberi anda isi padu cecair dan meminta anda mengira bilangan gram atau mol yang diperlukan untuk tindak balas tersebut. Untuk menukar isi padu cecair kepada gram, anda memerlukan ketumpatan cecair. Ketumpatan dinyatakan dalam unit jisim / isipadu.

Sekiranya ketumpatan tidak diketahui dalam masalah ini, anda mungkin perlu mencarinya di buku teks atau di internet

Langkah 2. Tukar isipadu kepada mililiter (ml)

Untuk menukar isipadu cecair menjadi jisim (g), anda mesti menggunakan ketumpatannya. Ketumpatan dinyatakan dalam gram per mililiter (g / ml), jadi isipadu cecair juga mesti dinyatakan dalam mililiter untuk menghitungnya.

Ketahui jumlah yang diketahui. Sebagai contoh, katakan dalam masalah bahawa isipadu H. diketahui₂O ialah 1 liter. Untuk menukarnya menjadi ml, anda hanya perlu mengalikannya dengan 1000 kerana terdapat 1000 ml dalam 1 liter air.

Langkah 3. Gandakan isipadu dengan ketumpatan

Apabila mengalikan isipadu (ml) dengan ketumpatannya (g / ml), unit ml hilang dan yang tinggal ialah bilangan gram sebatian.

Contohnya, ketumpatan H₂O ialah 18.0134 g / ml. Sekiranya persamaan kimia mengatakan terdapat 500 ml H₂O, bilangan gram dalam sebatian ialah 500 ml x 18.0134 g / ml atau 9006, 7 g.

Langkah 4. Hitung jisim molar reaktan

Jisim molar ialah bilangan gram (g) dalam satu mol sebatian. Unit ini membolehkan anda menukar unit gram dan mol dalam sebatian. Untuk mengira jisim molar, anda mesti menentukan berapa banyak molekul unsur dalam sebatian, dan juga jisim atom setiap unsur dalam sebatian.

• Tentukan bilangan atom bagi setiap unsur dalam sebatian. Contohnya, glukosa ialah C₆H₁₂O₆, dan terdiri daripada 6 atom karbon, 12 atom hidrogen, dan 6 atom oksigen.
• Ketahui jisim atom dalam gram per mol (g / mol) setiap atom. Jisim atom unsur-unsur dalam glukosa adalah: karbon, 12.0107 g / mol; hidrogen, 1.007 g / mol; dan oksigen, 15,9994 g / mol.
• Gandakan jisim atom setiap unsur dengan bilangan atom yang terdapat dalam sebatian. Karbon: 12.0107 x 6 = 72.0642 g / mol; hidrogen: 1.007 x 12 = 12.084 g / mol; oksigen: 15.9994 x 6 = 95.9964 g / mol.
• Tambahkan hasil pendaraban di atas untuk mendapatkan jisim molar sebatian, iaitu 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 g / mol. Jadi, jisim satu mol glukosa ialah 180.14 gram.

Langkah 5. Tukarkan bilangan gram sebatian menjadi mol menggunakan jisim molar

Dengan menggunakan jisim molar sebagai faktor penukaran, anda boleh mengira bilangan mol yang terdapat dalam sebilangan gram sampel. Bahagikan bilangan gram (g) sebatian yang diketahui dengan jisim molar (g / mol). Cara mudah untuk memeriksa pengiraan anda adalah memastikan unit saling membatalkan dan hanya meninggalkan tahi lalat.

• Contohnya: berapakah bilangan mol dalam 8.2 gram hidrogen klorida (HCl)?
• Jisim atom H ialah 1.0007 dan Cl ialah 35.453 jadi jisim molar sebatian ialah 1.007 + 35.453 = 36.46 g / mol.
• Membahagi bilangan gram sebatian dengan jisim molar memberikan: 8.2 g / (36.46 g / mol) = 0.225 mol HCl.