วิธีทำปริมาณสัมพันธ์ (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: Jason Gerald | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-15 08:25

ในปฏิกิริยาเคมี สสารไม่สามารถสร้างหรือทำลายได้ ดังนั้นผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาจะต้องเท่ากับจำนวนของสารตั้งต้นในปฏิกิริยา ปริมาณสัมพันธ์คือการศึกษาความสัมพันธ์เชิงปริมาณขององค์ประกอบในปฏิกิริยา ซึ่งเกี่ยวข้องกับการคำนวณมวลของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ในพวกมัน Stoichiometry เป็นการผสมผสานระหว่างคณิตศาสตร์และเคมี และถูกนำไปใช้โดยอาศัยหลักการง่ายๆ ข้อหนึ่งข้างต้น ซึ่งสสารจะไม่เพิ่มขึ้นหรือลดลงในปฏิกิริยา ขั้นตอนแรกในการแก้ปัญหาทางเคมีคือการสร้างสมดุลของสมการ

ขั้นตอน

ส่วนที่ 1 ของ 4: การปรับสมดุลสมการเคมี

ขั้นตอนที่ 1. เขียนจำนวนอะตอมที่ประกอบกันเป็นสารประกอบทั้งสองข้างของสมการ

สมการเคมีสามารถช่วยให้คุณระบุอะตอมของแต่ละธาตุในปฏิกิริยาได้ ในปฏิกิริยาเคมี สสารไม่สามารถสร้างหรือทำลายได้ ดังนั้นสมการจึงกล่าวกันว่าไม่เท่ากันหากจำนวน (และประเภท) ของอะตอมที่เป็นส่วนประกอบทั้งสองข้างของสมการไม่เท่ากันทุกประการ

อย่าลืมคูณจำนวนอะตอมด้วยสัมประสิทธิ์หรือตัวเลขใต้เส้นถ้าคุณมี
ตัวอย่างเช่น H₂ดังนั้น₄ + เฟ - เฟ₂(ดังนั้น₄)₃ + โฮ₂
ทางด้านซ้าย (ตัวทำปฏิกิริยา) ของสมการจะมี 2 H, 1 S, 4 O และ 1 Fe
ทางด้านขวา (ผลคูณ) ของสมการจะมี 2 H, 3 S, 12 O และ 2 Fe

ขั้นตอนที่ 2 เพิ่มสัมประสิทธิ์หน้าองค์ประกอบอื่นที่ไม่ใช่ออกซิเจนและไฮโดรเจนเพื่อให้สมดุลทั้งสองข้างของสมการ

หาตัวคูณร่วมน้อยของธาตุอื่นที่ไม่ใช่ออกซิเจนและไฮโดรเจนเพื่อทำให้จำนวนอะตอมเท่ากันทั้งสองข้างของสมการ

ตัวอย่างเช่น ตัวคูณร่วมน้อย (LCM) ระหว่าง 2 ถึง 1 คือ 2 สำหรับ Fe ดังนั้นให้เพิ่มหมายเลข 2 ข้างหน้าองค์ประกอบ Fe ทางด้านซ้ายเพื่อให้สมดุล
LCM ที่อยู่ระหว่าง 3 ถึง 1 คือ 3 สำหรับองค์ประกอบ S ดังนั้น ให้บวกเลข 3 ข้างหน้าสารประกอบ H₂ดังนั้น₄ เพื่อปรับสมดุลด้านขวาและด้านซ้ายของสมการ
ในขั้นตอนนี้ สมการของตัวอย่างข้างต้นจะเป็น: 3 H₂ดังนั้น₄ + 2 เฟ - เฟ₂(ดังนั้น₄)₃ + โฮ₂

ขั้นตอนที่ 3 ปรับสมดุลอะตอมไฮโดรเจนและออกซิเจน

จำนวนอะตอมของไฮโดรเจนและออกซิเจนจะสมดุลกันเป็นที่สุด เพราะโดยทั่วไปจะมีอยู่ในโมเลกุลหลายตัวทั้งสองด้านของสมการ ในขั้นตอนสมดุลของสมการนี้ อย่าลืมคำนวณอะตอมใหม่หลังจากที่คุณเพิ่มสัมประสิทธิ์หน้าโมเลกุลแล้ว

ในตัวอย่างนี้ เราบวกเลข 3 หน้าสารประกอบ H₂ดังนั้น₄ดังนั้นตอนนี้มีไฮโดรเจน 6 อะตอมทางด้านซ้าย แต่มีไฮโดรเจนเพียง 2 อะตอมทางด้านขวาของสมการ ขณะนี้เรามีออกซิเจน 12 อะตอมทางด้านซ้ายและ 12 อะตอมออกซิเจนทางด้านขวา ดังนั้นอะตอมออกซิเจนจึงเท่ากัน
เราสามารถปรับสมดุลอะตอมไฮโดรเจนได้โดยการเติมเลข 3 หน้า H₂.
สมการสุดท้ายหลังการทรงตัวคือ 3 H₂ดังนั้น₄ + 2 เฟ - เฟ₂(ดังนั้น₄)₃ + 3 ชั่วโมง₂.

ขั้นตอนที่ 4 นับอะตอมทั้งสองข้างของสมการใหม่เพื่อให้แน่ใจว่าเป็นเลขเดียวกัน

เมื่อเสร็จแล้ว ให้คำนวณใหม่และตรวจสอบความเท่าเทียมกันอีกครั้งว่าเป็นขั้นตอนที่ถูกต้อง คุณสามารถทำได้โดยบวกอะตอมทั้งหมดบนทั้งสองข้างของสมการและตรวจดูให้แน่ใจว่าอะตอมเหมือนกัน

ตรวจสอบความเท่าเทียมกันของสมการของเราอีกครั้ง 3 H₂ดังนั้น₄ + 2 เฟ - เฟ₂(ดังนั้น₄)₃ + 3 ชั่วโมง₂.
ทางด้านซ้ายของลูกศรคือ 6 H, 3 S, 12 O และ 2 Fe
ทางด้านขวาของลูกศรคือ 2 Fe, 3 S, 12 O และ 6 H.
จำนวนอะตอมทางด้านขวาและด้านซ้ายเท่ากันทุกประการ ดังนั้นสมการนี้จึงเท่ากันอยู่แล้ว

ส่วนที่ 2 ของ 4: การแปลงกรัมและโมล

ขั้นตอนที่ 1 คำนวณมวลโมลาร์ของมวลของสารประกอบที่กำหนดเป็นกรัม

มวลโมลาร์คือจำนวนกรัม (g) ในหนึ่งโมลของสารประกอบ หน่วยนี้ช่วยให้คุณแปลงกรัมและโมลของสารประกอบได้อย่างง่ายดาย ในการคำนวณมวลโมลาร์ คุณจำเป็นต้องทราบจำนวนโมเลกุลของธาตุที่อยู่ในสารประกอบ เช่นเดียวกับมวลอะตอมของแต่ละธาตุในสารประกอบ

หาจำนวนอะตอมของแต่ละธาตุในสารประกอบ ตัวอย่างเช่น กลูโคสคือ C₆ชม₁₂โอ₆และประกอบด้วยคาร์บอน 6 อะตอม ไฮโดรเจน 12 อะตอม และออกซิเจน 6 อะตอม
หามวลอะตอมเป็นกรัมต่อโมล (g/mol) ของแต่ละอะตอม มวลอะตอมของธาตุที่ประกอบเป็นกลูโคส ได้แก่ คาร์บอน 12.0107 g/mol; ไฮโดรเจน, 1.007 กรัม/โมล; และออกซิเจน 15,9994 กรัม/โมล
คูณมวลของอะตอมแต่ละอะตอมด้วยจำนวนอะตอมที่มีอยู่ในสารประกอบ คาร์บอน: 12.0107 x 6 = 72.0642 ก./โมล; ไฮโดรเจน: 1.007 x 12 = 12,084 ก./โมล; ออกซิเจน: 15.9994 x 6 = 95.9964 ก./โมล
ผลรวมของผลิตภัณฑ์ทั้งหมดข้างต้นคือมวลโมลาร์ของสารประกอบ 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 ก./โมล หรืออีกนัยหนึ่ง มวลของโมเลกุลกลูโคสหนึ่งโมเลกุลคือ 180.14 กรัม

ขั้นตอนที่ 2 แปลงมวลของสารประกอบเป็นโมลโดยใช้มวลโมลาร์

มวลโมลาร์สามารถใช้เป็นปัจจัยในการแปลง ดังนั้นคุณจึงสามารถคำนวณจำนวนโมลในตัวอย่างจำนวนกรัมที่กำหนดได้ หารมวลที่ทราบ (g) ด้วยมวลโมลาร์ (g/mol) วิธีง่ายๆ ในการตรวจสอบการคำนวณของคุณคือ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าหน่วยต่างๆ หักล้างกันและปล่อยให้เหลือแต่โมล

ตัวอย่างเช่น ไฮโดรเจนคลอไรด์ 8.2 กรัม (HCl) มีกี่โมล?
มวลอะตอมของ H คือ 1.0007 และ Cl เท่ากับ 35.453 ดังนั้นมวลโมลาร์ของสารประกอบข้างต้นคือ 1.007 + 35.453 = 36.46 g/mol
การหารจำนวนกรัมของสารประกอบด้วยมวลโมลาร์จะให้ 8.2 g / (36.46 g/mol) = 0.225 mol HCl

ขั้นตอนที่ 3 กำหนดอัตราส่วนโมลาร์ระหว่างสารตั้งต้น

ในการกำหนดปริมาณของผลิตภัณฑ์ที่ผลิตในปฏิกิริยา คุณต้องกำหนดอัตราส่วนโมลาร์ อัตราส่วนโมลาร์คืออัตราส่วนของสารประกอบที่ทำปฏิกิริยาซึ่งกันและกัน และแสดงโดยสัมประสิทธิ์ของสารประกอบในปฏิกิริยาที่เท่ากัน

ตัวอย่างเช่น อัตราส่วนโมลาร์ของ KClO. เป็นเท่าใด₃ กับพี่โอ๋₂ ในปฏิกิริยาของ 2 KClO₃ - 2 KCl + 3 O₂.
ก่อนอื่น ตรวจสอบให้แน่ใจว่าสมการข้างต้นเท่ากัน อย่าลืมขั้นตอนนี้ มิฉะนั้นอัตราส่วนโมลาร์ที่ได้รับจะผิดพลาด ในตัวอย่างนี้ ปริมาณของแต่ละองค์ประกอบทั้งสองข้างของสมการจะเท่ากัน ดังนั้นปฏิกิริยาจึงสมดุล
อัตราส่วนระหว่าง KClO₃ กับพี่โอ๋₂ คือ 2/3 คุณสามารถใส่ตัวเลขใดๆ ด้านบนและด้านล่าง ตราบใดที่ตัวเลขดังกล่าวแสดงถึงการประสมที่เหมาะสมตลอดทั้งปัญหา

ขั้นตอนที่ 4 คูณกากบาทด้วยอัตราส่วนโมลาร์เพื่อหาจำนวนโมลของสารตั้งต้นอื่น

ในการคำนวณจำนวนโมลของสารประกอบที่ผลิตหรือจำเป็นในปฏิกิริยา คุณสามารถใช้อัตราส่วนโมลาร์ ปัญหาทางเคมีมักจะขอให้คุณกำหนดจำนวนโมลที่จำเป็นหรือเกิดขึ้นในปฏิกิริยาจากมวล (กรัม) ของสารตั้งต้นบางชนิด

ตัวอย่างเช่น ในสมการปฏิกิริยา N₂ + 3 ชั่วโมง₂ - 2 NH₃ NH. กี่โมล₃ ซึ่งจะเป็นผลจาก 3.00 กรัม N₂ ซึ่งทำปฏิกิริยากับ H₂ ในปริมาณที่เพียงพอ?
ในตัวอย่างนี้ H₂ ในปริมาณที่เพียงพอและคุณไม่จำเป็นต้องนับเพื่อแก้ปัญหา
ขั้นแรก ให้เปลี่ยนหน่วยของกรัม N₂ เป็นไฝ มวลอะตอมของไนโตรเจนคือ 14.0067 g/mol ดังนั้นมวลโมลาร์คือ N₂ คือ 28.0134 กรัม/โมล หารระหว่างมวลกับมวลโมลาร์จะให้ 3.00 g/28.0134 g/mol = 0.107 โมล
คำนวณอัตราส่วนในปัญหา: NH₃: NS₂ = x/0, 107 โมล
คูณอัตราส่วนนี้ด้วยอัตราส่วนโมลาร์ของ NH₃ กับนู๋₂: 2:1 x/0, 107 โมล = 2/1 = (2 x 0, 107) = 1x = 0.214 โมล

ขั้นตอนที่ 5. แปลงจำนวนโมลนี้กลับเป็นมวลโดยใช้มวลโมลาร์ของสารประกอบ

คุณจะใช้มวลโมลาร์อีกครั้ง แต่ตอนนี้จำเป็นต้องใช้มวลโมลาร์เป็นตัวคูณเพื่อคืนจำนวนโมลเป็นกรัม ต้องแน่ใจว่าใช้มวลโมลาร์ที่ถูกต้องของสารประกอบ

มวลกราม NH₃ คือ 17.028 กรัม/โมล ดังนั้น 0.214 โมล x (17,028 กรัม/โมล) = 3.647 กรัมของ NH₃.

ส่วนที่ 3 ของ 4: การแปลงลิตรของก๊าซและโมล

ขั้นตอนที่ 1 ค้นหาว่าปฏิกิริยาเกิดขึ้นที่ความดันและอุณหภูมิมาตรฐาน (STP) หรือไม่

STP คือชุดของเงื่อนไขที่อนุญาตให้ก๊าซในอุดมคติ 1 โมลเติมปริมาตรได้ 22.414 ลิตร (l) อุณหภูมิมาตรฐานคือ 273, 15 เคลวิน (K) และความดันมาตรฐานคือ 1 บรรยากาศ (atm)

โดยทั่วไป ในปัญหาจะระบุว่าปฏิกิริยาเกิดขึ้นที่ 1 atm และ 273 K หรือใน STP

ขั้นตอนที่ 2 ใช้ตัวประกอบการแปลง 22,414 l/mol เพื่อแปลงจำนวนลิตรของก๊าซเป็นโมลของก๊าซ

หากปฏิกิริยาเกิดขึ้นภายใต้สภาวะ STP คุณสามารถใช้ 22.414 l/mol เพื่อคำนวณจำนวนโมลในปริมาตรของก๊าซที่ทราบได้ หารปริมาตรของก๊าซ (l) ด้วยปัจจัยการแปลงนี้เพื่อหาจำนวนโมล

ตัวอย่างเช่น การแปลง N. 3.2 ลิตร₂ แก๊สเป็นโมล: 3.2 l/22, 414 l/mol = 0.143 mol

ขั้นตอนที่ 3 ใช้กฎของแก๊สในอุดมคติเพื่อแปลงก๊าซเป็นลิตรหากไม่อยู่ภายใต้เงื่อนไข STP

หากปฏิกิริยาในปัญหาไม่เกิดขึ้นภายใต้สภาวะ STP คุณต้องใช้กฎของแก๊สในอุดมคติ PV = nRT เพื่อคำนวณจำนวนโมลในปฏิกิริยา P คือความดันในหน่วยบรรยากาศ V คือปริมาตรเป็นลิตร n คือจำนวนโมล R คือค่าคงที่กฎของแก๊ส 0.0821 l-atm/mol-degrees และ T คืออุณหภูมิในหน่วยองศาเคลวิน

สมการนี้สามารถจัดเรียงใหม่เพื่อคำนวณโมลได้ กลายเป็น: n = RT/PV
หน่วยของค่าคงที่แก๊สถูกออกแบบมาเพื่อกำจัดตัวแปรหน่วยอื่นๆ ทั้งหมด
ตัวอย่างเช่น กำหนดจำนวนโมลใน O. 2.4 ลิตร₂ ที่ 300 K และ 1.5 atm แทนค่าตัวแปรลงในสมการ เราจะได้ n = (0.0821 x 300)/(1, 5 x 2) = 24, 63/3, 6 = 6, 842 โมล O₂.

ส่วนที่ 4 ของ 4: การแปลงลิตรของของเหลวและโมล

ขั้นตอนที่ 1 คำนวณความหนาแน่นของของเหลว

บางครั้ง สมการเคมีจะให้ปริมาตรของสารตั้งต้นที่เป็นของเหลว และขอให้คุณคำนวณจำนวนกรัมหรือโมลที่จำเป็นสำหรับปฏิกิริยา ในการแปลงปริมาตรของของเหลวให้เป็นกรัม คุณต้องมีความหนาแน่นของของเหลว ความหนาแน่นแสดงเป็นหน่วยมวล/ปริมาตร

หากไม่ทราบความหนาแน่นของปัญหา คุณอาจต้องค้นหาในหนังสือเรียนหรือในอินเทอร์เน็ต

ขั้นตอนที่ 2 แปลงปริมาตรเป็นมิลลิลิตร (มล.)

ในการแปลงปริมาตรของของเหลวให้เป็นมวล (g) คุณต้องใช้ความหนาแน่นของมัน ความหนาแน่นจะแสดงเป็นกรัมต่อมิลลิลิตร (g/ml) ดังนั้นปริมาตรของของเหลวจะต้องแสดงเป็นมิลลิลิตรด้วยจึงจะคำนวณได้

ค้นหาปริมาณที่รู้จัก ตัวอย่างเช่น สมมติว่าในปัญหาที่ทราบปริมาตรของ H₂O คือ 1 ลิตร หากต้องการแปลงเป็นมล. คุณเพียงแค่คูณมันด้วย 1,000 เพราะมี 1,000 มล. ในน้ำ 1 ลิตร

ขั้นตอนที่ 3 คูณปริมาตรด้วยความหนาแน่น

เมื่อคูณปริมาตร (มล.) ด้วยความหนาแน่น (กรัม/มล.) หน่วยมล. จะหายไป และจำนวนที่เหลืออยู่คือจำนวนกรัมของสารประกอบ

ตัวอย่างเช่น ความหนาแน่น H₂O คือ 18.0134 ก./มล. ถ้าสมการเคมีบอกว่ามี H. 500 มล₂O จำนวนกรัมในสารประกอบคือ 500 มล. x 18.0134 ก./มล. หรือ 9006, 7 ก.

ขั้นตอนที่ 4 คำนวณมวลโมลาร์ของสารตั้งต้น

มวลโมลาร์คือจำนวนกรัม (g) ในหนึ่งโมลของสารประกอบ หน่วยนี้ช่วยให้คุณเปลี่ยนหน่วยของกรัมและโมลในสารประกอบ ในการคำนวณมวลโมลาร์ คุณต้องกำหนดจำนวนโมเลกุลของธาตุที่อยู่ในสารประกอบ เช่นเดียวกับมวลอะตอมของแต่ละธาตุในสารประกอบ

กำหนดจำนวนอะตอมของแต่ละธาตุในสารประกอบ ตัวอย่างเช่น กลูโคสคือ C₆ชม₁₂โอ₆และประกอบด้วยคาร์บอน 6 อะตอม ไฮโดรเจน 12 อะตอม และออกซิเจน 6 อะตอม
หามวลอะตอมเป็นกรัมต่อโมล (g/mol) ของแต่ละอะตอม มวลอะตอมของธาตุในกลูโคสคือ: คาร์บอน 12.0107 g/mol; ไฮโดรเจน, 1.007 กรัม/โมล; และออกซิเจน 15,9994 กรัม/โมล
คูณมวลอะตอมของแต่ละธาตุด้วยจำนวนอะตอมที่มีอยู่ในสารประกอบ คาร์บอน: 12.0107 x 6 = 72.0642 ก./โมล; ไฮโดรเจน: 1.007 x 12 = 12,084 ก./โมล; ออกซิเจน: 15.9994 x 6 = 95.9964 ก./โมล
บวกผลคูณด้านบนเพื่อให้ได้มวลโมลาร์ของสารประกอบ ซึ่งก็คือ 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 g/mol ดังนั้นมวลของกลูโคสหนึ่งโมลคือ 180.14 กรัม

ขั้นตอนที่ 5. แปลงจำนวนกรัมของสารประกอบเป็นโมลโดยใช้มวลโมลาร์

การใช้มวลโมลาร์เป็นปัจจัยการแปลง คุณสามารถคำนวณจำนวนโมลที่มีอยู่ในตัวอย่างจำนวนกรัมที่กำหนด หารจำนวนกรัม (g) ของสารประกอบที่ทราบด้วยมวลโมลาร์ (g/mol) วิธีง่ายๆ ในการตรวจสอบการคำนวณของคุณคือ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าหน่วยต่างๆ หักล้างกันและปล่อยให้เหลือแต่โมล

ตัวอย่างเช่น ไฮโดรเจนคลอไรด์ 8.2 กรัม (HCl) มีกี่โมล?
มวลอะตอมของ H คือ 1.0007 และ Cl เท่ากับ 35.453 ดังนั้นมวลโมลาร์ของสารประกอบคือ 1.007 + 35.453 = 36.46 g/mol
การหารจำนวนกรัมของสารประกอบด้วยมวลโมลาร์ให้: 8.2 g/(36.46 g/mol) = 0.225 mol HCl