PENGIRAAN STOIKIOMETRIK: TAHAP DAN LATIHAN DISELESAIKAN - KIMIA - 2025

The pengiraan stoikiometri adalah mereka yang dibuat atas dasar nisbah-nisbah jisim unsur-unsur atau sebatian yang terlibat dalam tindak balas kimia.

Langkah pertama untuk melaksanakannya adalah mengimbangkan reaksi kimia yang menarik. Begitu juga, formula sebatian yang betul yang terlibat dalam proses kimia mesti diketahui.

Sumber: Pixabay

Pengiraan stoikiometrik didasarkan pada penerapan sekumpulan undang-undang, di antaranya adalah sebagai berikut: Hukum pemeliharaan jisim; undang-undang perkadaran pasti atau komposisi tetap; dan akhirnya, undang-undang pelbagai bahagian.

Undang-undang pemuliharaan jisim menyatakan bahawa dalam tindak balas kimia jumlah jisim reaktan sama dengan jumlah jisim produk. Dalam tindak balas kimia jumlah jisim tetap.

Hukum perkadaran pasti atau komposisi malar menyatakan bahawa sampel yang berbeza dari sebatian murni mempunyai unsur yang sama dalam perkadaran jisim yang sama. Sebagai contoh, air tulen adalah sama tidak kira sumbernya, atau benua (atau planet) dari mana ia berasal.

Dan hukum ketiga, yang terdiri daripada pelbagai perkadaran, menunjukkan bahawa apabila dua unsur A dan B membentuk lebih dari satu sebatian, bahagian jisim unsur B yang bergabung dengan jisim unsur A yang diberikan, di setiap sebatian , boleh dinyatakan dalam bentuk nombor bulat yang kecil. Iaitu, untuk A _n B _m n dan m adalah bilangan bulat.

Apakah pengiraan stoikiometrik dan tahapnya?

Ini adalah perhitungan yang dirancang untuk menyelesaikan berbagai persoalan yang mungkin timbul ketika reaksi kimia sedang dikaji. Untuk ini, anda mesti mempunyai pengetahuan mengenai proses kimia dan undang-undang yang mengaturnya.

Dengan penggunaan pengiraan stoikiometrik, dapat diperoleh, misalnya, dari jisim satu reaktan, jisim reaktan yang tidak diketahui. Anda juga dapat mengetahui peratusan komposisi unsur kimia yang terdapat dalam sebatian dan daripadanya, dapatkan formula empirik sebatian tersebut.

Oleh itu, pengetahuan mengenai formula empirik atau minimum sebatian memungkinkan pembentukan formula molekulnya.

Sebagai tambahan, pengiraan stoikiometrik memungkinkan untuk mengetahui dalam tindak balas kimia yang merupakan reagen pembatas, atau jika terdapat lebihan reagen, serta jisimnya.

Tahap

Tahap-tahapnya akan bergantung pada jenis masalah yang ditimbulkan, dan juga kerumitannya.

Dua situasi biasa adalah:

-Dua unsur bertindak balas untuk menghasilkan sebatian dan hanya jisim salah satu unsur tindak balas yang diketahui.

-Kami ingin mengetahui jisim unsur yang tidak diketahui, serta jisim sebatian yang dihasilkan daripada tindak balas.

Secara umum, dalam menyelesaikan latihan ini, susunan peringkat berikut harus diikuti:

-Membentuk persamaan tindak balas kimia.

-Merimbangkan persamaan.

Tahap ketiga adalah, melalui penggunaan berat atom unsur dan pekali stoikiometrik, untuk mendapatkan bahagian jisim unsur-unsur yang bertindak balas.

-Selepas itu, dengan menggunakan hukum perkadaran yang ditentukan, setelah jisim unsur bertindak balas diketahui dan perkadaran dengan mana ia bertindak balas dengan unsur kedua, mengetahui jisim unsur kedua.

-Dan peringkat kelima dan terakhir, jika jisim unsur-unsur reaktan diketahui, jumlahnya memungkinkan untuk mengira jisim sebatian yang dihasilkan dalam tindak balas. Dalam kes ini, maklumat ini diperoleh berdasarkan undang-undang pemuliharaan jisim.

Latihan yang diselesaikan

-Latihan 1

Berapakah baki reagen apabila 15 g Mg bertindak balas dengan 15 g S untuk membentuk MgS? Dan berapa gram MgS yang akan dihasilkan dalam tindak balas itu?

Data:

- Jisim Mg dan S = 15 g

-Berat atom Mg = 24.3 g / mol.

-Berat atom S = 32.06 g / mol.

Langkah 1: persamaan tindak balas

Mg + S => MgS (sudah seimbang)

Langkah 2: Tentukan nisbah di mana Mg dan S bergabung untuk menghasilkan MgS

Untuk kesederhanaan, berat atom Mg boleh dibundarkan menjadi 24 g / mol dan berat atom S hingga 32 g / mol. Jadi nisbah di mana S dan Mg digabungkan akan menjadi 32:24, membahagi 2 istilah dengan 8, nisbahnya menjadi 4: 3.

Secara timbal balik, nisbah di mana Mg bergabung dengan S sama dengan 3: 4 (Mg / S)

Langkah 3: perbincangan dan pengiraan lebihan reaktan dan jisimnya

Jisim Mg dan S adalah 15 g untuk kedua-duanya, tetapi nisbah di mana Mg dan S bertindak balas adalah 3: 4 dan bukan 1: 1. Kemudian, dapat disimpulkan bahawa lebihan reaktan adalah Mg, kerana didapati dalam bahagian yang lebih rendah berkenaan dengan S.

Kesimpulan ini dapat diuji dengan mengira jisim Mg yang bertindak balas dengan 15 g S.

g Mg = 15 g S x (3 g Mg) / mol) / (4 g S / mol)

11.25 g Mg

Jisim lebihan Mg = 15 g - 11.25 g

3.75 g.

Langkah 4: Jisim MgS terbentuk dalam tindak balas berdasarkan undang-undang pemuliharaan jisim

Jisim MgS = jisim Mg + jisim S

11.25 g + 15 g.

26, 25 g

Latihan untuk tujuan pendidikan dapat dilakukan seperti berikut:

Hitung gram S yang bertindak balas dengan 15 g Mg, dengan menggunakan nisbah 4: 3 dalam kes ini.

g S = 15 g Mg x (4 g S / mol) / (3 g Mg / mol)

20 g

Sekiranya situasi seperti ini ditunjukkan dalam kes ini, dapat dilihat bahawa 15 g S tidak cukup untuk bertindak balas sepenuhnya dengan 15 g Mg, kekurangan 5 g. Ini mengesahkan bahawa reagen berlebihan adalah Mg dan S adalah reagen pembatas dalam pembentukan MgS, apabila kedua-dua unsur reaktif mempunyai jisim yang sama.

-Latihan 2

Hitung jisim natrium klorida (NaCl) dan kekotoran dalam 52 g NaCl dengan peratus ketulenan 97.5%.

Data:

-Jisim sampel: 52 g NaCl

-Peratusan murni = 97.5%.

Langkah 1: hitung jisim NaCl murni

Jisim NaCl = 52 gx 97.5% / 100%

50.7 g

Langkah 2: pengiraan jisim kekotoran

% kekotoran = 100% - 97.5%

2.5%

Jisim kekotoran = 52 gx 2.5% / 100%

1.3 g

Oleh itu, daripada 52 g garam, 50.7g adalah kristal NaCl tulen, dan 1.3g kekotoran (seperti ion lain atau bahan organik).

-Latihan 3

Berapakah jisim oksigen (O) dalam 40 g asid nitrik (HNO ₃ ), mengetahui bahawa berat molekulnya adalah 63 g / mol dan berat atom O adalah 16 g / mol?

Data:

-Jumlah HNO ₃ = 40 g

-Berat atom O = 16 g / mol.

Berat molekul HNO ₃

Langkah 1: Hitung bilangan mol HNO

Tahi lalat HNO ₃ = 40 g HNO ₃ x 1 mol HNO ₃ /63 g daripada HNO ₃

0.635 mol

Langkah 2: hitung bilangan mol O yang ada

Rumus untuk HNO ₃ menunjukkan bahawa terdapat 3 mol O untuk setiap mol HNO _3.

Mol O = 0.635 mol HNO ₃ X 3 mol O / mol HNO ₃

1.905 mol O

Langkah 3: hitung jisim O yang terdapat dalam 40 g HNO

g O = 1.905 mol O x 16 g mol O / mol O

30.48 g

Dengan kata lain, daripada 40g HNO ₃ , 30.48g disebabkan oleh berat mol atom oksigen. Sebilangan besar oksigen ini khas dari oksoanion atau garam tersier mereka (misalnya , NaNO ₃ ).

-Latihan 4

Berapa gram kalium klorida (KCl) dihasilkan apabila 20 g kalium klorat (KClO ₃ ) terurai ? Mengetahui bahawa berat molekul KCl adalah 74.6 g / mol dan berat molekul KClO ₃ adalah 122.6 g / mol

Data:

-Jisim KClO ₃ = 20 g

-Berat molekul KCl = 74.6 g / mol

-Berat molekul KClO ₃ = 122.6 g / mol

Langkah 1: persamaan tindak balas

2KClO ₃ => 2KCl + 3O ₂

Langkah 2: hitung jisim KClO

g KClO ₃ = 2 mol x 122.6 g / mol

245.2 g

Langkah 3: hitung jisim KCl

g KCl = 2 mol x 74.6 g / mol

149.2 g

Langkah 4: hitung jisim KCl yang dihasilkan oleh penguraian

245 g KClO ₃ dihasilkan dengan penguraian 149.2 g KCl. Maka nisbah ini (pekali stoikiometrik) dapat digunakan untuk mencari jisim KCl yang dihasilkan dari 20 g KClO ₃ :

g KCl = 20 g KClO ₃ x 149 g KCl / 245.2 g KClO ₃

12.17 g

Perhatikan bagaimana nisbah jisim O ₂ dalam KClO ₃ . Dari 20g KClO ₃ , hanya di bawah separuh disebabkan oleh oksigen yang merupakan sebahagian daripada oksanion klorat.

-Latihan 5

Cari peratusan komposisi bahan berikut: a) dopa, C ₉ H ₁₁ NO ₄ dan b) Vanillin, C ₈ H ₈ O ₃ .

a) Dopa

Langkah 1: cari berat molekul dopa C

Untuk melakukan ini, berat atom unsur-unsur yang terdapat dalam sebatian pada mulanya dikalikan dengan bilangan mol yang diwakili oleh subskrip mereka. Untuk mencari berat molekul, gram yang disumbangkan oleh unsur-unsur yang berbeza ditambahkan.

Karbon (C): 12 g / mol x 9 mol = 108 g

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

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

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

Berat molekul Dopa = (108 g + 11 g + 14g + 64 g)

197 g

Langkah 2: Cari komposisi peratusan unsur-unsur yang terdapat dalam dopa

Untuk ini, berat molekulnya (197 g) diambil sebagai 100%.

% C = 108 g / 197g x 100%

54.82%

% H = 11 g / 197g x 100%

5.6%

% N = 14 g / 197 gx 100%

7.10%

% O = 64 g / 197 g

32.48%

b) Vanillin

Bahagian 1: mengira berat molekul vanillin C

Untuk melakukan ini, berat atom setiap elemen dikalikan dengan bilangan tahi lalat yang ada, menambahkan jisim yang disumbangkan oleh unsur-unsur yang berlainan

C: 12 g / mol x 8 mol = 96 g

H: 1 g / mol x 8 mol = 8 g

Atau: 16 g / mol x 3 mol = 48 g

Berat molekul = 96 g + 8 g + 48 g

152 g

Bahagian 2: Cari% unsur yang berbeza dalam vanillin

Berat molekulnya (152 g / mol) dianggap mewakili 100%.

% C = 96 g / 152 gx 100%

63.15%

% H = 8 g / 152 gx 100%

5.26%

% O = 48 g / 152 gx 100%

31.58%

-Latihan 6

Komposisi peratusan jisim alkohol adalah seperti berikut: karbon (C) 60%, hidrogen (H) 13% dan oksigen (O) 27%. Dapatkan formula minimum atau formula empirik anda.

Data:

Berat atom: C 12 g / mol, H 1g / mol dan oksigen 16 g / mol.

Langkah 1: mengira bilangan mol unsur yang terdapat dalam alkohol

Jisim alkohol dianggap 100g. Akibatnya, jisim C adalah 60 g, jisim H adalah 13 g, dan jisim oksigen adalah 27 g.

Pengiraan bilangan mol:

Bilangan mol = jisim unsur / berat atom unsur

mol C = 60 g / (12 g / mol)

5 mol

mol H = 13 g / (1 g / mol)

13 mol

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

1.69 mol

Langkah 2: dapatkan formula minimum atau empirikal

Untuk melakukan ini, cari nisbah nombor bulat antara bilangan mol. Ini berfungsi untuk mendapatkan bilangan atom unsur dalam formula minimum. Untuk tujuan ini, tahi lalat unsur-unsur yang berbeza dibahagikan dengan bilangan mol unsur ke tahap yang lebih rendah.

C = 5 mol / 1.69 mol

C = 2.96

H = 13 mol / 1.69 mol

H = 7.69

O = 1.69 mol / 1.69 mol

O = 1

Membundarkan angka-angka ini, formula minimum adalah: C ₃ H ₈ O. Formula ini sepadan dengan propanol, CH ₃ CH ₂ CH ₂ OH. Walau bagaimanapun, formula ini juga dari sebatian CH ₃ CH ₂ OCH ₃ , etil metil eter.

Rujukan

1. Dominguez Arias MJ (sf). Pengiraan dalam tindak balas kimia. Dipulihkan dari: uv.es
2. Pengiraan dengan Formula dan Persamaan Kimia. . Diambil dari: 2.chemistry.msu.edu
3. Nota Sparknote. (2018). Pengiraan Stoikiometrik. Dipulihkan dari: sparknotes.com
4. Netorial ChemPages. (sf). Modul Stoikiometri: Stoikiometri Umum. Dipulihkan dari: chem.wisc.edu
5. Flores, J. Química (2002) Editorial Santillana.
6. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kimia. (Edisi ke-8.) Pembelajaran CENGAGE.