Что такое стехиометрическое соотношение в химии

Стехиометрия

Из Википедии — свободной энциклопедии

Понятие стехиометрии относят как к химическим соединениям, так и к химическим реакциям. Соотношения, в которых, согласно законам стехиометрии, вступают в реакцию вещества, называют стехиометрическими, так же называют соответствующие этим законам соединения. В стехиометрических соединениях химические элементы присутствуют в строго определённых соотношениях (соединения постоянного стехиометрического состава, они же дальтониды). Примером стехиометрических соединений могут служить вода Н₂О, сахароза С₁₂Н₂₂О₁₁ и практически все другие органические, а также множество неорганических соединений.

Термин «стехиометрия» ввёл И. Рихтер в книге «Начала стехиометрии, или Искусство измерения химических элементов» (J. B. Richter. Anfangsgründe der Stöchyometrie oder Meßkunst chymischer Elemente. Erster, Zweyter und Dritter Theil. Breßlau und Hirschberg, 1792-93), обобщивший результаты своих определений масс кислот и оснований при образовании солей.

В основе стехиометрии лежат законы сохранения массы, эквивалентов, закон Авогадро, Гей-Люссака, закон постоянства состава, закон кратных отношений. Открытие законов стехиометрии, строго говоря, положило начало химии как точной науки. Правила стехиометрии лежат в основе всех расчётов, связанных с химическими уравнениями реакций и применяются в аналитической и препаративной химии, химической технологии и металлургии.

Законы стехиометрии используют в расчётах, связанных с формулами веществ и нахождением теоретически возможного выхода продуктов реакции. Рассмотрим реакцию горения термитной смеси:

Сколько граммов алюминия нам необходимо для завершения реакции с 85,0 граммами оксида железа (III)?

( 85.0 g F e 2 O 3 1 ) ( 1 m o l F e 2 O 3 160 g F e 2 O 3 ) ( 2 m o l A l 1 m o l F e 2 O 3 ) ( 27 g A l 1 m o l A l ) = 28.7 g A l <\displaystyle \mathrm <\left(<\frac <85.0\ g\ Fe_<2>O_<3>><1>>\right)\left(<\frac <1\ mol\ Fe_<2>O_<3>><160\ g\ Fe_<2>O_<3>>>\right)\left(<\frac <2\ mol\ Al><1\ mol\ Fe_<2>O_<3>>>\right)\left(<\frac <27\ g\ Al><1\ mol\ Al>>\right)=28.7\ g\ Al> >

Таким образом, для проведения реакции с 85,0 граммами оксида железа (III), необходимо 28,7 грамма алюминия.

Источник

Что такое стехиометрическое соотношение в химии

Между атомами элементов в составе вещества, а также между исходными, вступающими в реакцию веществами и продуктами этой реакции, существуют строгие стехиометрические соотношения. Эти соотношения подчиняются четырём важнейшим стехиометрическим* законам.

Из закона Авогадро вытекает важное следствие: при одинаковых условиях `1` моль любого газа занимает одинаковый объём. Чаще всего используют так называемые нормальные условия (сокращённо н. у.), т. е. давление `101325` Па и температуру `273` К (иными словами, давление `1` атм. и температуру `0^@»C»`).

При н. у. `1` моль любого газа занимает объём, равный `22,4` л. Этот объём называется молярным объёмом газа `V_M`.

Для веществ, находящихся в газовой (паровой) фазе, количество вещества можно найти по обеим формулам:

Это соотношение связывает массу и объём газа:

В равных объёмах различных газов при одинаковых условиях содержится одинаковое число молекул, а значит, и одинаковое количество газообразных веществ. Объёмы различных газов относятся друг к другу, как их количества:

Отношение масс равных объёмов газов равно отношению их молярных масс:

Отношение массы определённого объёма одного газа к массе такого же объёма другого газа называется плотностью первого газа по второму:

Зная плотность неизвестного газа по известному газу, можно найти молярную массу:

получаем часто используемые формулы:

Знание стехиометрических законов позволяет решать задачи с использованием уравнений химических процессов. Рассмотрим некоторые из них.

Смесь карбоната кальция и карбоната магния массой `46,8` г подвергли термическому разложению. При этом выделилось `11,2` л (н. у.) углекислого газа. Найти массовую долю карбоната кальция в исходной смеси.

Записываем реакции термического разложения каждого из компонентов:

Выразим массы обеих солей: `m=nu*M`

Находим общее количество вещества, выделившегося в обеих реакциях `»CO»_2`:

Составляем систему уравнений:

То есть `nu^’ («CO»_2)=0,3` моль, `ν(«CaCO»_3)=0,3` моль;

$$ \nu \text<'>\text<'>$$ `(«CO»_2)=0,2` моль, `ν(«MgCO»_3)=0,2` моль.

Тогда `m(«CaCO»_3)=0,3` моль`*100` г/моль `=30` г

При термическом разложении `12,6` г карбоната двухвалентного металла выделилось `3,36` л углекислого газа. Определите формулу карбоната.

Данной молярной массе соответствует металл магний `»Mg»`.

Следовательно, формула карбоната – `»MgCO»_3`.

При сгорании органического вещества массой `26,4` г образовалось `33,6` л (н. у.) углекислого газа и `32,4` г воды. Пары этого вещества в `2` раза тяжелее пропана. При окислении этого вещества сернокислым раствором дихромата калия образуется альдегид. Найдите молекулярную формулу органического вещества и напишите структурные формулы трёх возможных изомеров.

Запишем формулу органического вещества как `»C»_x»H»_y»O»_z` и составим уравнение реакции его сгорания:

Используя значение относительной плотности паров вещества по пропану, находим значение молярной массы вещества:

`M(«C»_x»H»_y»O»_z)=M(«C»_3″H»_8)*D_(«C»_3″H»_8)=44` г/моль`*2=88` г/моль

Находим количества вещества углерода и водорода в соединении через количества вещества углекислого газа и воды:

Определяем, имеется ли в данном веществе кислород:

Находим соотношения количеств веществ в соединении:

Чтобы получить целочисленные значения, разделим каждое из них на наименьшее из них:

тогда `5 : 12 : 1` следовательно, формула соединения `»C»_5″H»_12″O»`.

Рассчитываем молярную массу соединения и убеждаемся в том, что она совпадает с вычисленной по относительной плотности паров вещества по пропану:

Возможны написания формул других изомеров, например, структурных.

Для решения некоторых задач требуется введение нескольких неизвестных и составление системы уравнений. Обычно это требуется в тех случаях, когда числовые данные касаются компонентов одной и той же смеси, либо раствора, либо одних и тех же уравнений реакции. В таких задачах через `х` и `y` можно обозначать массы либо количества веществ, для газовых смесей – объёмы. Но следует помнить, что если компоненты смеси вступают в химические реакции, то через переменные следует обозначать именно количества вещества. Если и исходные компоненты смеси, и продукты представляют собой газы, то через переменные можно выражать их объёмы, но объёмы непременно должны быть приведены к одинаковым условиям.

Смесь пропена и бутена-`2` объёмом `200` мл смешали с порцией кислорода объёмом `1` л и взорвали. После конденсации воды и приведения смеси к сходным условиям её объём составил `675` мл. Вычислите объёмные доли углеводородов в исходной смеси и её плотность по азоту. Определите объёмные доли компонентов в газовой смеси после реакции.

Запишем уравнения реакций сгорания каждого из газов и выразим через переменные `x` и `y` объёмы газов:

При этом `V_(«изб»)(«O»_2)=V_(«ост»)(«O»_2)`.

`V_(«изб»)(«O»_2)=1` л `– 4,5x – 6y`

`V_(«ост»)(«O»_2)=0,675` л `– 3x – 4y`

`1` л `– 4,5x – 6y = 0,675` л `– 3x – 4y`

Упрощаем: `1,5x + 2y = 0,325`

Находим, `x = 0,15; y = 0,05`.

То есть, `V(«C»_3″H»_6)=0,15` л; `V(«C»_4″H»_8)=0,05` л.

Таким образом, состав исходной смеси:

Рассчитаем плотность исходной газовой смеси по азоту:

`D_(«N»_2)`(исх.смеси)`=(m_(«смеси»))/(m_(N_2))`, если `V` (смеси) `= V(«N»_2)`.

`m` (исх.смеси)`=0,2813+0,1250=0,4063` г

Найдём массу азота такого же объёма (`0,2` л):

Определяем состав газовой смеси после реакции:

`V_(«ост»)(«O»_2)=0,675` л `-0,65` л `=0,025`л

1) состав исходной смеси: `varphi(«C»_3″H»_6)=0,75`; `varphi(«C»_4″H»_8)=0,25`;

2) `D_(N_2)` (исх.смеси)`=1,12`;

3) состав газовой смеси после реакции: `varphi(«CO»_2)=0,963`; `varphi(«O»_2)=0,037`.

Смесь серы и фосфора сожгли в избытке кислорода, и продукты сгорания растворили в `100` г воды. На полную нейтрализацию полученного раствора пошло `97,9` мл раствора гидроксида натрия с массовой долей щёлочи `40%` и плотностью `1,43` г/мл. Определите массовые доли серы и фосфора в исходной смеси, если известно, что массовая доля воды в растворе после нейтрализации составила `70%`.

1) Рассчитаем массу раствора и количество вещества гидроксида натрия, обозначим за `x` и `y` количества вещества серы и фосфора, и запишем уравнения происходящих процессов с указанием количеств реагирующих и образующихся веществ:

`m(`р-ра `»NaOH»)=97,9*1,43=140` г

2) Выразим через `x` и `y` массу конечного раствора и массу воды в нём. Составим систему уравнений и найдём `x` и `y`:

`m` (воды в конечном растворе) `=100–m` (воды, израсходованной в реакциях 3 и 4) `+m` (воды в растворе щёлочи) `+ m` (воды, выделившейся в реакциях `5` и `6`) `=`

`m` (воды в конечном растворе) `= ω*m` (конечного раствора)

Второе уравнение составляем на количество вещества прореагировавшей щёлочи:

Решаем систему уравнений и получаем: `x=0,25`; `y=0,3`.

Находим массы и массовые доли веществ в исходной смеси:

Источник

Стехиометрия

Полезное

Смотреть что такое «Стехиометрия» в других словарях:

стехиометрия — стехиометрия … Орфографический словарь-справочник

СТЕХИОМЕТРИЯ — (греч., от stoicheion элемент, и metreo меряю). Часть химии: наука о химических пропорциях, в каких вещества количественно соединяются. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. СТЕХИОМЕТРИЯ греч., от… … Словарь иностранных слов русского языка

СТЕХИОМЕТРИЯ — жен., греч. часть химии, наука об отношениях, содержаниях, в каких вещества количественно соединяются. трическия таблицы. Толковый словарь Даля. В.И. Даль. 1863 1866 … Толковый словарь Даля

СТЕХИОМЕТРИЯ — СТЕХИОМЕТРИЯ, учение о весовых и объемных отношениях, в к рых вещества вступают в хим. взаимодействие. Еще в 1749 56 гг. М. В. Ломоносов подчеркивал значение изучения весовых количеств реагирующих веществ. Закон сохранения материи, высказанный… … Большая медицинская энциклопедия

стехиометрия — – учение о количественных отношениях реагирующих веществ. Общая химия : учебник / А. В. Жолнин [1] … Химические термины

Стехиометрия — – представление о количественных соотношениях между массами веществ, вступающих в химическую реакцию. [Терминологический словарь по бетону и железобетону. ФГУП «НИЦ «Строительство» НИИЖБ и м. А. А. Гвоздева, Москва, 2007 г. 110 стр.]… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

СТЕХИОМЕТРИЯ — раздел химии, изучающий количественный состав веществ и количественные соотношения (масс и объёмов) между реагирующими веществами; вывод хим. формул и установление уравнений хим. реакций. С. основана на (см.), (см.), кратных (см.), постоянства… … Большая политехническая энциклопедия

Стехиометрия — Для улучшения этой статьи желательно?: Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное. Дополнить статью (статья слишком короткая либо содержит лишь словарное определение). Стехиометрия (от др. греч … Википедия

Стехиометрия — [stoichiometry] в химии учение о количественном соотношении между массами (объемами) реагирующий веществ (простых и сложных). Стехиометрия используется при выводе химических формул, составлении уравнений химических реакций, расчетах в химическом… … Энциклопедический словарь по металлургии

Источник

Стехиометрические расчёты

Содержание:

Одним из важнейших химических понятий, на котором основываются стехио­метрические расчёты, является химическое количество вещества. Количество некоторого вещества X обозначается n(X). Единицей измерения количества вещества является моль.

Моль – это количество вещества, в котором содержится 6,02·10 23 молекул, атомов, ионов или других структурных единиц, из которых состоит вещество.

На странице -> решение задач по химии собраны решения задач и заданий с решёнными примерами по всем темам химии.

Стехиометрические расчёты

Стехиометрическими расчетами называют нахождение значений количества, масс и объемов веществ (реагентов и продуктов), участвующих в химических реакциях. Формульное количество вещества B (nB) и масса этого вещества (mB) связаны между собой соотношением.

Решение задач по уравнениям химических реакций

Вспомните! Уравнения химических реакций. Закон сохранения массы вещества. Составление и решение пропорции

По уравнениям химических реакций можно решать множество количественных задач. Мы остановимся на расчетных задачах по нахождению массы (m) и числа молей продуктов реакции по известной массе участвующих в реакции веществ.

Решение задач осуществляется по следующему алгоритму:

Внимательно прочитать и коротко записать условие задачи.

Составить уравнение соответствующей химической реакции.

В соответствии с коэффициентами вычислить количество , молярную массу (M), массу (m) веществ и записать эти данные под формулами этих веществ в уравнении.

Данные по условию задачи и искомые величины (х) записать над формулами этих веществ.

Составить пропорцию и найти неизвестную величину (х).

Записать ответ.

Задача 1. Сколько граммов хлорида натрия образуется при взаимодействии 92 г натрия с хлором?

Ответ: 234 г NаCl.

Задача 2. Сколько молей углекислого газа образуется при горении 36 г углерода?

Ответ: 3 моля

Задача 3. Вычислите массу цинка (Zn), который должен взаимодействовать с соляной кислотой с выделением 10 г водорода.

Ответ: 325 г Zn.

Задача 4. Рассчитайте количество веществ оксида меди (CuO) и углекислого газа, полученных при разложении 5 г малахита а также их массу.

Расчет количества вещества:

Расчет по уравнению реакции:
а) 1 моль (м-т) : 2 моля (CuO) = 0,0225 моль (м-т) : х моль (CuO)
х = 0,045 моль (CuO)

Ответ: 0,045 моль CuO, 3,6 г CuO.
0,0225 моль 0,99 г

Закон авогадро и молярный объем газов

Какие газы вы знаете? Что такое плотность?

Отсюда:

В таблице 8 приведены некоторые величины, характеризующие известные вам газы.

Рассчитаем объем 1 моля каждого газа (при н.у.):

Как видно из этих расчетов, объемы одного моля различных газов при нормальных условиях (н. у.), т. е. при температуре 0°С и давлении 1 атм (101,3 кПа), примерно одинаковы и составляют 22,4 л. При стандартных условиях (t = 25°С, p = 101,3 кПа) молярный объем составляет 24 л. Эта величина называется молярным объемом и обозначается (рис. 20). Молярным объемом газов называют отношение объема газа (V) при н. у. к
количеству вещества

В 1 моль любых веществ, в том числе и газах, содержится одинаковое число молекул, которое называется числом Авогадро моль

В равных объемах газов, взятых при одинаковых условиях, содержится одинаковое число молекул. Этот закон был сформулирован итальянским ученым Авогадро в 1811 году.

Плотностью газа при н. у. называется отношение молярной массы газа на молярный объем.

Плотность газа при нормальных условиях:

Доказательство закона Авогадро

Найдите число молекул и массы кислорода и углекислого газа объемом 50 л, взятых при нормальных условиях (н. у.).

Число молекул равных объемов (50 л) газов, взятых при одинаковых условиях (н. у.), одинаково.

Массы газов разные.

Определение плотности газов

Найдите плотности кислорода и углекислого газа при нормальных условиях.

Нахождение объема, числа молекул, количества вещества по известной массе газа и обратные задачи

а) Определите объем, число молекул, количество вещества 8,8 г углекислого газа при н. у.

б) Рассчитайте массу, количество вещества и число молекул 67,2 л кислорода при н. у.

в) Рассчитать объем, массу, число молекул в 0,5 моль аммиака (н. у.).

г) Определите объем (н. у), массу и количество вещества сернистого газа числом молекул

Нормальные и стандартные условия, молярный объем, число и закон Авогадро.

Относительная плотность газов

Кроме плотности веществ, в химии часто применяют понятие относительная плотность.

Относительной плотностью (D) одного газа по отношению к другому газу называется отношение масс газов, взятых в равных объемах при одинаковых условиях.

Часто относительную плотность различных газов определяют по отношению к водороду или воздуху.

По формулам относительных плотностей можно рассчитать значение молярной массы газов.

Нахождение относительной плотности

Рассчитайте относительные плотности кислорода и углекислого газа по водороду и воздуху

Расчет молярных масс газов по относительным плотностям газов

Рассчитать молярные массы газов, если известны относительные плотности:

Расчет массы неизвестного газа по значению относительной плотности

Рассчитайте массу 50 л (н. у.) неизвестного газа, если относительная плотность этого газа по воздуху равна 0,586. Какова относительная плотность по водороду?

Закон объемных отношений

Напишем уравнение реакции между газообразными веществами, когда в результате реакции также образуется газ:

Отношение количеств реагирующих и образовавшихся веществ выглядит следующим образом: 2 : 1 : 2. Теперь возьмем отношение объемов этих газов при нормальных условиях:

Как видим, отношения объемов газов соответствуют отношениям коэффициентов перед формулами веществ в уравнении.

При одинаковых условиях объемы реагирующих газов и газообразных продуктов реакции относятся между собой как небольшие целые числа. Это закон объемных отношений Гей-Люссака.

Из рассмотренных примеров можно сделать вывод, что при решении задач удобно пользоваться коэффициентами, т.к. они в уравнениях химических реакций указывают объемные отношения веществ.

Определите объем кислорода, необходимого для окисления 60 л оксида серы (IV) до оксида серы (VI) по уравнению:

Закон объемных отношений.

Услуги по химии:

Лекции по химии:

Лекции по неорганической химии:

Лекции по органической химии:

Присылайте задания в любое время дня и ночи в ➔

Официальный сайт Брильёновой Натальи Валерьевны преподавателя кафедры информатики и электроники Екатеринбургского государственного института.

Все авторские права на размещённые материалы сохранены за правообладателями этих материалов. Любое коммерческое и/или иное использование кроме предварительного ознакомления материалов сайта natalibrilenova.ru запрещено. Публикация и распространение размещённых материалов не преследует за собой коммерческой и/или любой другой выгоды.

Источник