Emelt szint

Előrejelzés

Az N2 + 3 H2 → 2 NH3 reakcióban azonos hőmérsékleten és nyomáson 10,0 dm3 N2-t és 24,0 dm3 H2-t reagáltatunk. Legfeljebb mekkora térfogatú NH3 keletkezhet ugyanazon az állapoton?

Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.

A téma lényege

Összetett képlet- és sztöchiometriai feladatok több reakciólépéssel, elegyekkel, oldatokkal, gázokkal, tisztasággal és kitermeléssel.

A jegyzet a Képlet- és reakcióegyenlet-számítások vizsgán szükséges fogalmait, összefüggéseit, egyenleteit és számítási lépéseit rendezi egyetlen áttekinthető tanulólapba.

Amit biztosan tudnod kell

  • Empirikus képlet meghatározásakor a komponensek tömegét anyagmennyiséggé alakítjuk, majd a legkisebbhez viszonyított arányt egyszerű egész számokra hozzuk.
  • Molekulaképlethez az empirikus képlet moláris tömege és a valódi moláris tömeg aránya adja az egész számú szorzót.
  • Reakciószámítás első lépése a helyes, rendezett egyenlet. Az együtthatók anyagmennyiség- és részecskeszám-arányt, azonos T,p mellett gázoknál térfogatarányt jelentenek, nem tömegarányt.
  • Korlátozó reagensből keletkezhet legfeljebb a termék. Minden reagensre számítsd ki a lehetséges reakció-előrehaladást; a legkisebb szabja meg a maximumot.
  • A százalékos hozam a tényleges és elméleti termékmennyiség aránya. A tisztasági százalék azt mondja meg, a minta mekkora része reagáló anyag.
  • Egymást követő reakcióknál az egyik lépés terméke a következő lépés kiindulási anyaga. A teljes hozam a lépésenkénti hozamok szorzata, tört alakban.
  • Égésanalízisben a CO2 anyagmennyisége a szén, a H2O kétszerese a hidrogénatom anyagmennyiségét adja; az oxigént gyakran tömegkülönbségből határozzuk meg.
  • Több lehetséges reakcióút esetén külön anyagmérleget és szelektivitást kell felírni. A konverzió, hozam és szelektivitás nem ugyanaz a mennyiség.

Kulcsfogalmak

  • tapasztalati képlet
  • molekulaképlet
  • sztöchiometriai arány
  • limitáló reagens
  • termelési százalék
  • szennyezettség
  • elegyösszetétel
  • empirikus képlet
  • hozam
  • reakciólánc

A kulcsgondolat: minden reakciólépés közös pénzneme az anyagmennyiség

Összetett feladatban a tömeg, oldattérfogat, koncentráció, gáztérfogat, részecskeszám, tisztaság és kitermelés különböző információt ad. Ezeket mólra fordítva lehet ugyanabba az anyagmérlegbe helyezni.

A rendezett egyenletben a nν hányados azt mutatja, hány „reakcióegység” áll rendelkezésre az adott anyagból. Egy reakciólépés mértékét a reagálók közül a legkisebb nν határozza meg. Többlépéses folyamatban az egyik lépés terméke a következő lépés kiindulási anyaga.

Tisztaság és kitermelés: két külön korrekció

A tisztaság megmondja, a kiindulási mintából mennyi a valóban reagáló anyag. Ezt a reakcióegyenlet használata előtt alkalmazzuk. A kitermelés a tényleges és elméleti termék aránya; ezt az elméleti termék kiszámítása után alkalmazzuk.

Ha egy folyamat több lépésből áll és minden lépésnek külön kitermelése van, a részkitermelések tört alakú értékei szorzódnak. Ne alkalmazd ugyanazt a százalékot kétszer.

Összetételből képlet

Vegyél 100 g mintát, így a tömegszázalék grammként olvasható. Minden elem tömegét oszd moláris tömegével, majd a kapott anyagmennyiségeket a legkisebbel. A közel egész arány a tapasztalati képlet indexe. Ha tört marad (például 1,5), az egész sort megfelelő kis egész számmal szorozd.

A molekulaképlet a tapasztalati képlet egész számú többszöröse. A szorzó a megadott moláris tömeg és a tapasztalati képlet moláris tömegének hányadosa.

Egyenletből mólarány

A rendezett egyenlet együtthatói anyagmennyiség-arányt adnak. Minden megadott tömeget/térfogatot előbb anyagmennyiséggé alakíts, használd a mólarányt, majd térj vissza a kért mennyiséghez. Több reagensnél külön számítsd, melyikből mennyi termék képződhet: a kisebb eredmény jelzi a limitálót.

A termelési százalék a tényleges és elméleti termék aránya. Szennyezett mintában csak a tiszta, reagáló rész vesz részt; inert szennyező tömege nem kerül az egyenlet mólarányába.

Az egyenlet a mennyiségi híd

Rendezd az egyenletet, alakíts minden adatot mollá, használd az együtthatók arányát, majd alakíts a keresett mennyiségre. Több lépésnél az egyik reakció terméke a következő kiindulása; a közös köztes anyagmennyiség köti össze a lépéseket. A hozam minden lépésben szorzótényező.

Elegy és limitáló reagens

Jelöld a komponensek anyagmennyiségét x,y változóval. A teljes tömeg/térfogat egy egyenletet, a gázfejlődés, titrálás, csapadék vagy maradék további független egyenletet ad. Limitáló reagensnél minden kiinduló komponensből számíts lehetséges terméket, a kisebb határt fogadd el.

Képletmeghatározás

Elemanalízisben az egyes elemek anyagmennyiségét arányosítsd a legkisebbel; közel egész arány adja az empirikus képletet. A molekulaképlethez moláris tömeg kell. Égésanalízisben CO2-ből C, H2O-ból H; oxigén tömegét gyakran különbséggel kapjuk. Ellenőrizd, hogy az összetétel 100%-ot és értelmes vegyértéket ad.

Sztöchiometriai anyagmérleg

ξmax = min[niνi] a reagálókra
n(termék) = ν(termék)·ξ
ni,vég = ni,kezdet − νi·ξ

A ξ reakciókoordináta itt a lejátszódó reakcióegységek anyagmennyisége. A középszintű nν módszer tömör emelt szintű alakja.

Termelési százalék

η = m(tényleges termék) / m(elméleti termék) · 100%

Tisztaság

tisztaság% = m(tiszta anyag) / m(minta) · 100%

Empirikus arány

ni = miMi
az ni értékeket a legkisebbel osztjuk

Molekulaképlet szorzója

k = M(molekula)/M(empirikus egység)

Reakció-előrehaladás

ξ = Δni/νi

Százalékos hozam

η = n(tényleges)/n(elméleti) · 100%

Tisztaság

w% = m(tiszta anyag)/m(minta) · 100%

Hozam

η = n(tényleges termék) / n(elméleti termék)

Empirikus arány

n(C):n(H):n(O):… → legkisebb egész számok

Anyagmennyiség-alapú térkép két egymást követő reakciólépéshez

Anyagmennyiség-alapú térkép két egymást követő reakciólépéshezAz első lépés bemeneti adatait mólra váltjuk, meghatározzuk az első reakció termékét, majd ezt a második reakció bemeneteként használjuk. A második lépésben újra ellenőrizzük a limitáló reagenst, végül a keresett mértékegységre váltunk.Bemeneti adatokm, V, c,tisztaságmólra váltás1. reakción/νösszehasonlításköztes termékmóljaköztes termék2. reakcióúj limitálóvizsgálatvégtermék móljaKeresettadatm, V, c vagy %A köztes termékből csak annyi vihető tovább, amennyi az előző lépésben ténylegesen keletkezett.
Többlépéses feladatban minden nyíl külön rendezett reakció és külön limitálóreagens-vizsgálat lehet.

Kidolgozott lépés

Egy 3,00 g tömegű, csak szenet és hidrogént tartalmazó vegyület tökéletes égésekor 8,80 g CO2 és 5,40 g H2O keletkezik. A vegyület moláris tömege 30,0 g mol−1. Határozd meg a képletét.

1. lépés / 4

1. lépés: szénatomok

Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.

n(CO2) = 8,8044,0 = 0,200 mol. Minden CO2-molekulában egy C-atom van, ezért n(C) = 0,200 mol.

Kidolgozott lépés

10,0 g, 90,0 tömeg% CaCO3-t tartalmazó mészkőből savval CO2-t fejlesztünk, majd a gázt 250 cm3 1,000 mol dm−3 NaOH-oldatba vezetjük. Tegyük fel, hogy CO2 + 2 NaOH → Na2CO3 + H2O megy végbe. Használd M(CaCO3) = 100,0 g mol−1 értéket.

1. lépés / 4

1. lépés: a keletkező CO2

Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.

A tiszta CaCO3 tömege 10,0 · 0,900 = 9,00 g, ezért n(CaCO3) = 9,00100,0 = 0,0900 mol. A CaCO3 + 2 HCl → CaCl2 + CO2 + H2O 1 : 1 aránya miatt 0,0900 mol CO2 keletkezik.

Alkalmazási feladat

100,0 g vasérc 85,0 tömeg% Fe2O3-at tartalmaz. A Fe2O3 + 3 CO → 2 Fe + 3 CO2 redukció 92,0%-os kitermelésű. Használd M(Fe2O3) = 160,0 g mol−1 és M(Fe) = 56,0 g mol−1 értékeket. Hány gramm vas keletkezik?

Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.

Felidéző gyakorlás

Melyik állítás hibás összetett sztöchiometriai feladatban?

Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.

Válassz egy választ
Nyisd le, ha a részletes követelményszöveget szeretnéd ellenőrizni. A tanuláshoz először a fenti összefoglalót használd.

4.4 — Képlet- és reakcióegyenlet-számítások

Középszintű követelmények

Számítások a képlettel és a kémiai egyenlettel kapcsolatban Összegképlet

  • Fogalmak: az összegképlet jelentése
  • Elvárt művelet: Értse a tapasztalati és a molekulaképlet közötti különbséget. Alkalmazza az összegképlet és a tömegszázalékos összetétel kapcsolatát a kémiai számításokban, tudja meghatározni a molekulaképletet a tömegszázalékos összetétel és a moláris tömeg ismeretében.

Sztöchiometria

  • Fogalmak: a kémiai egyenlet, termelési százalék, szennyezettség
  • Elvárt művelet: Értse a kémiai egyenlet jelentéseit. Használjon a reakcióegyenleteket a sztöchiometriai számításokban. Alkalmazza az oldatok összetételével, a termelési százalékkal és a szennyezettséggel kapcsolatos összefüggéseket a kémiai számításokban.

További emelt szintű követelmények

Sztöchiometria

  • Elvárt művelet: Határozza meg porkeverékek és gázelegyek összetételét, szerves és szervetlen vegyületek összetételét (képletét) a reakcióegyenlet alapján.

Gyors önellenőrzés

  • 24 órán belül: zárt könyvvel írd le a három fő oksort.
  • 3–4 nap múlva: oldd meg újra az alkalmazást, és javítsd a tévképzetet.
  • 1–2 hét múlva: kapcsolj hozzá egy másik témakört vagy kísérletet.