Előrejelzés
A 2 Al + 3 Cl2 → 2 AlCl3 reakcióban 10,0 mol Al és 12,0 mol Cl2 áll rendelkezésre. Legfeljebb hány mol AlCl3 keletkezhet?
Mindkét reagálóból számítsd ki külön a lehetséges termékmennyiséget; a kisebb érték dönt.
Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.
A téma lényege
Tapasztalati képlet, sztöchiometriai arány, meghatározó reagens, tisztaság és kitermelés egyetlen következetes mólalapú módszerben.
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.
Kulcsfogalmak
- tapasztalati képlet
- molekulaképlet
- sztöchiometriai arány
- limitáló reagens
- termelési százalék
- szennyezettség
A kulcsgondolat: az egyenlet részecske- és mólarányt ad, ezért előbb mólra válts
A rendezett egyenlet együtthatói az anyagmennyiségek arányát adják meg. Tömeg, oldattérfogat, gáz térfogata vagy részecskeszám közvetlenül nem hasonlítható az együtthatókhoz: előbb mindent anyagmennyiséggé kell alakítani.
A biztonságos út: adott mennyiség → mól → egyenlet mólaránya → keresett mól → kért mennyiség. Ha több reagáló mennyisége ismert, előbb a meghatározó reagenst kell kiválasztani.
Meghatározó reagens: a legkevesebb „reakcióegységet” adó anyag
Ha több reagáló anyagmennyisége ismert, számítsd ki mindegyikre a nν hányadost. A legkisebb értékhez tartozó anyag fogy el először: ez a meghatározó vagy limitáló reagens. A termékmennyiséget ebből kell kiszámítani; a többi reagens fölöslegben marad.
A 2 Al + 3 Cl2 → 2 AlCl3 példában 10,02 = 5,00 reakcióegységnyi Al, de 12,03 = 4,00 reakcióegységnyi Cl2 áll rendelkezésre. A Cl2 limitál, így 4,00 · 2 = 8,00 mol AlCl3 keletkezhet.
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.
A mólhíd leggyakoribb összefüggései
n = mM
n = NNA
n = cV
n(keresett) = n(adott) · ν(keresett)/ν(adott)
A ν a rendezett reakcióegyenlet együtthatója. Koncentrációnál V-t dm3-ben használd, ha c egysége mol dm−3.
Tisztaság és százalékos kitermelés
m(tiszta) = m(minta) · w(tiszta)
η% = 100 · m(tényleges termék)/m(elméleti termék)
A tisztaságot a reakció előtt, az elméleti termékmennyiség számításánál alkalmazd. A kitermelés az elméleti és a tényleges terméket hasonlítja össze.
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%
Négy lépéses útvonal kémiai egyenleten alapuló számításhoz
Kidolgozott lépés
Határozd meg egy vegyület tapasztalati, majd molekulaképletét összetételi adatokból.
1. lépés: 100 g-os minta
Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.
A vegyület 40,0 tömeg% C-t, 6,7 tömeg% H-t és 53,3 tömeg% O-t tartalmaz. Gondolj 100 g mintára: m(C) = 40,0 g, m(H) = 6,7 g, m(O) = 53,3 g. Anyagmennyiségek: 40,012,0 = 3,33 mol; 6,71,0 = 6,7 mol; 53,316,0 = 3,33 mol.
Kidolgozott lépés
Egy 25,0 g-os mészkőminta 80,0 tömeg% CaCO3-at tartalmaz. A CaCO3 → CaO + CO2 reakcióban ténylegesen 7,48 g CO2 keletkezik. Használd M(CaCO3) = 100,0 g mol−1 és M(CO2) = 44,0 g mol−1 értékeket.
1. lépés: tiszta hatóanyag
Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.
m(CaCO3) = 25,0 g · 0,800 = 20,0 g. Csak ez a rész vesz részt a megadott reakcióban.
Felidéző gyakorlás
Melyik sorrend helyes, ha tisztátlan reagensből képződő termék tényleges tömegét kell előre jelezni megadott kitermeléssel?
Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.
Nyisd le, ha a részletes követelményszöveget szeretnéd ellenőrizni. A tanuláshoz először a fenti összefoglalót használd.
4.4 — Képlet- és reakcióegyenlet-számítások
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.
Gyors önellenőrzés
- Idézd fel a kulcsfogalmakat a jegyzet visszaolvasása nélkül.
- Oldd meg újra a két választási helyzetet, és indokold a hibás válaszokat is.
- Alkalmazd a gondolatmenetet egy új anyagra, adatsorra vagy kísérleti leírásra.