การคำนวณ STOICHIOMETRIC: แก้ไขขั้นตอนและแบบฝึกหัด - เคมี - 2025

การคำนวณทางสโตอิชิโอเมตริกคือการคำนวณที่สร้างขึ้นบนพื้นฐานของอัตราส่วนมวลของธาตุหรือสารประกอบที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมี

ขั้นตอนแรกในการดำเนินการคือการปรับสมดุลของปฏิกิริยาเคมีที่สนใจ ในทำนองเดียวกันต้องทราบสูตรที่ถูกต้องของสารประกอบที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการทางเคมี

ที่มา: Pixabay

การคำนวณแบบสโตอิชิโอเมตริกขึ้นอยู่กับการประยุกต์ใช้ชุดของกฎหมายซึ่งมีดังต่อไปนี้: กฎการอนุรักษ์มวล กฎของสัดส่วนที่แน่นอนหรือองค์ประกอบคงที่ และสุดท้ายคือกฎหลายสัดส่วน

กฎการอนุรักษ์มวลระบุว่าในปฏิกิริยาทางเคมีผลรวมของมวลของสารตั้งต้นจะเท่ากับผลรวมของมวลของผลิตภัณฑ์ ในปฏิกิริยาเคมีมวลรวมจะคงที่

กฎของสัดส่วนที่แน่นอนหรือองค์ประกอบคงที่ระบุว่าตัวอย่างต่าง ๆ ของสารประกอบบริสุทธิ์ใด ๆ มีองค์ประกอบเดียวกันในสัดส่วนมวลเดียวกัน ตัวอย่างเช่นน้ำบริสุทธิ์ก็เหมือนกันไม่ว่าจะมาจากแหล่งใดหรือมาจากทวีปใด (หรือดาวเคราะห์)

และกฎข้อที่สามซึ่งมีหลายสัดส่วนบ่งชี้ว่าเมื่อสององค์ประกอบ A และ B ก่อตัวเป็นสารประกอบมากกว่าหนึ่งชนิดสัดส่วนของมวลของธาตุ B ที่รวมกับมวลของธาตุ A ที่กำหนดในแต่ละสารประกอบ สามารถแสดงในรูปของจำนวนเต็มขนาดเล็ก นั่นคือสำหรับ A _n B _m n และ m เป็นจำนวนเต็ม

การคำนวณแบบสโตอิชิโอเมตริกและขั้นตอนคืออะไร?

เป็นการคำนวณที่ออกแบบมาเพื่อแก้ปัญหาต่างๆที่อาจเกิดขึ้นเมื่อศึกษาปฏิกิริยาทางเคมี สำหรับสิ่งนี้คุณต้องมีความรู้เกี่ยวกับกระบวนการทางเคมีและกฎหมายที่ควบคุมกระบวนการเหล่านี้

ด้วยการใช้การคำนวณทางสโตอิชิโอเมตริกสามารถหาได้เช่นจากมวลของสารตั้งต้นหนึ่งมวลที่ไม่รู้จักของสารตั้งต้นอื่น นอกจากนี้คุณยังสามารถทราบองค์ประกอบร้อยละขององค์ประกอบทางเคมีที่มีอยู่ในสารประกอบและจากนั้นรับสูตรเชิงประจักษ์ของสารประกอบ

ดังนั้นความรู้เกี่ยวกับสูตรเชิงประจักษ์หรือสูตรขั้นต่ำของสารประกอบจึงช่วยให้สามารถสร้างสูตรโมเลกุลได้

นอกจากนี้การคำนวณสโตอิชิโอเมตริกช่วยให้ทราบในปฏิกิริยาเคมีซึ่งเป็นรีเอเจนต์ที่ จำกัด หรือหากมีรีเอเจนต์ส่วนเกินรวมทั้งมวลของมัน

ขั้นตอน

ขั้นตอนต่างๆจะขึ้นอยู่กับประเภทของปัญหาที่เกิดขึ้นรวมทั้งความซับซ้อน

สองสถานการณ์ที่พบบ่อยคือ:

- สององค์ประกอบทำปฏิกิริยาเพื่อสร้างสารประกอบและทราบเฉพาะมวลขององค์ประกอบที่ทำปฏิกิริยาอย่างใดอย่างหนึ่งเท่านั้น

- เราต้องการทราบมวลที่ไม่ทราบสาเหตุขององค์ประกอบที่สองรวมทั้งมวลของสารประกอบที่เกิดจากปฏิกิริยา

โดยทั่วไปในการแก้แบบฝึกหัดเหล่านี้ควรปฏิบัติตามลำดับขั้นตอนต่อไปนี้:

- สร้างสมการของปฏิกิริยาเคมี

- ปรับสมดุลของสมการ

- ขั้นตอนที่สามคือโดยการใช้น้ำหนักอะตอมขององค์ประกอบและค่าสัมประสิทธิ์สโตอิชิโอเมตริกเพื่อให้ได้สัดส่วนของมวลขององค์ประกอบที่ทำปฏิกิริยา

- หลังจากนั้นโดยใช้กฎของสัดส่วนที่กำหนดเมื่อทราบมวลขององค์ประกอบที่ทำปฏิกิริยาและสัดส่วนที่มันทำปฏิกิริยากับองค์ประกอบที่สองโดยรู้มวลขององค์ประกอบที่สอง

- และขั้นตอนที่ห้าและขั้นสุดท้ายหากทราบมวลขององค์ประกอบของสารตั้งต้นผลรวมของพวกมันช่วยให้เราสามารถคำนวณมวลของสารประกอบที่เกิดในปฏิกิริยาได้ ในกรณีนี้ข้อมูลนี้ได้มาจากกฎการอนุรักษ์มวล

แบบฝึกหัดที่แก้ไข

- การออกกำลังกาย 1

รีเอเจนต์ที่เหลืออยู่คืออะไรเมื่อ 15 g ของ Mg ทำปฏิกิริยากับ 15 g ของ S เพื่อสร้าง MgS? และจะสร้าง MgS ในปฏิกิริยากี่กรัม?

ข้อมูล:

- มวล Mg และ S = 15 ก

- น้ำหนักอะตอมของ Mg = 24.3 g / mol

- น้ำหนักอะตอมของ S = 32.06 g / mol

ขั้นตอนที่ 1: สมการปฏิกิริยา

Mg + S => MgS (สมดุลแล้ว)

ขั้นตอนที่ 2: กำหนดอัตราส่วนที่ Mg และ S รวมกันเพื่อผลิต MgS

เพื่อความง่ายน้ำหนักอะตอมของ Mg สามารถปัดเศษเป็น 24 g / mol และน้ำหนักอะตอมของ S ถึง 32 g / mol ดังนั้นอัตราส่วนที่ S และ Mg รวมกันจะเป็น 32:24 หาร 2 พจน์ด้วย 8 อัตราส่วนจะลดลงเหลือ 4: 3

อัตราส่วนที่ Mg รวมกับ S เท่ากับ 3: 4 (Mg / S)

ขั้นตอนที่ 3: การอภิปรายและการคำนวณของสารตั้งต้นส่วนเกินและมวลของมัน

มวลของ Mg และ S คือ 15 g สำหรับทั้งสอง แต่อัตราส่วนที่ Mg และ S ทำปฏิกิริยาคือ 3: 4 ไม่ใช่ 1: 1 จากนั้นสามารถอนุมานได้ว่าสารตั้งต้นส่วนเกินคือ Mg เนื่องจากพบในสัดส่วนที่ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับ S

ข้อสรุปนี้สามารถทดสอบได้โดยการคำนวณมวลของ Mg ที่ทำปฏิกิริยากับ S 15 g

กรัมของ Mg = 15 กรัมของ S x (3 กรัมของ Mg) / โมล) / (4 กรัมของ S / โมล)

มก. 11.25 ก

มวล Mg ส่วนเกิน = 15 ก. - 11.25 ก

3.75 ก.

ขั้นตอนที่ 4: มวลของ MgS เกิดขึ้นในปฏิกิริยาตามกฎการอนุรักษ์มวล

มวลของ MgS = มวลของ Mg + มวลของ S

11.25 ก. + 15 ก.

26, 25 ก

แบบฝึกหัดเพื่อการศึกษาสามารถทำได้ดังนี้

คำนวณกรัมของ S ที่ทำปฏิกิริยากับ 15 กรัมของ Mg โดยใช้อัตราส่วน 4: 3 ในกรณีนี้

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

20 ก

หากสถานการณ์เป็นอย่างที่นำเสนอในกรณีนี้จะเห็นได้ว่า 15 กรัมของ S จะไม่เพียงพอที่จะทำปฏิกิริยากับ 15 กรัมของ Mg ได้อย่างเต็มที่โดยขาด 5 กรัม นี่เป็นการยืนยันว่ารีเอเจนต์ส่วนเกินคือ Mg และ S เป็นรีเอเจนต์ที่ จำกัด ในการสร้าง MgS เมื่อองค์ประกอบปฏิกิริยาทั้งสองมีมวลเท่ากัน

- การออกกำลังกาย 2

คำนวณมวลของโซเดียมคลอไรด์ (NaCl) และสิ่งสกปรกใน NaCl 52 กรัมโดยมีความบริสุทธิ์ร้อยละ 97.5

ข้อมูล:

- มวลตัวอย่าง: NaCl 52 กรัม

- เปอร์เซ็นต์บริสุทธิ์ = 97.5%

ขั้นตอนที่ 1: คำนวณมวลบริสุทธิ์ของ NaCl

มวล NaCl = 52 ก. x 97.5% / 100%

50.7 ก

ขั้นตอนที่ 2: การคำนวณมวลของสิ่งสกปรก

% สิ่งสกปรก = 100% - 97.5%

2.5%

มวลสิ่งสกปรก = 52 ก. x 2.5% / 100%

1.3 ก

ดังนั้นในเกลือ 52 กรัม 50.7 กรัมเป็นผลึก NaCl บริสุทธิ์และสิ่งสกปรก 1.3 กรัม (เช่นไอออนหรือสารอินทรีย์อื่น ๆ )

- การออกกำลังกาย 3

มวลของออกซิเจน (O) มีอยู่ในกรดไนตริก 40 กรัม (HNO ₃ ) โดยรู้ว่าน้ำหนักโมเลกุลของมันคือ 63 กรัม / โมลและน้ำหนักอะตอมของ O เท่ากับ 16 กรัม / โมล?

ข้อมูล:

- มวลของ HNO ₃ = 40 g

- น้ำหนักอะตอมของ O = 16 g / mol

- น้ำหนักโมเลกุลของ HNO ₃

ขั้นตอนที่ 1: คำนวณจำนวนโมลของ HNO

ไฝ HNO ₃ = 40 กรัม HNO ₃ x 1 mol ของ HNO ₃ /63 กรัม HNO ₃

0.635 โมล

ขั้นตอนที่ 2: คำนวณจำนวนโมลของ O ปัจจุบัน

สูตรสำหรับ HNO ₃ระบุว่ามี O 3 โมลสำหรับทุกโมลของ HNO ₃

โมลของ O = 0.635 โมลของ HNO ₃ X 3 โมลของ O / โมลของ HNO ₃

1.905 โมลของ O

ขั้นตอนที่ 3: คำนวณมวลของ O ที่มีอยู่ใน 40 กรัมของ HNO

g ของ O = 1.905 โมลของ O x 16 กรัมของ O / โมลของ O

30.48 ก

กล่าวอีกนัยหนึ่งของ 40g ของ HNO ₃ , 30.48g นั้นเกิดจากน้ำหนักของโมลของอะตอมออกซิเจนเท่านั้น ออกซิเจนในสัดส่วนที่มากนี้เป็นเรื่องปกติของ oxoanions หรือเกลือระดับตติยภูมิ (NaNO ₃เป็นต้น)

- การออกกำลังกาย 4

โพแทสเซียมคลอไรด์ (KCl) ผลิตได้กี่กรัมเมื่อโพแทสเซียมคลอเรต (KClO ₃ ) 20 กรัมสลายตัวเมื่อทราบว่าน้ำหนักโมเลกุลของ KCl เท่ากับ 74.6 กรัม / โมลและน้ำหนักโมเลกุลของ KClO ₃คือ 122.6 ก. / โมล

ข้อมูล:

- มวลของ KClO ₃ = 20 g

- น้ำหนักโมเลกุลของ KCl = 74.6 g / mol

- น้ำหนักโมเลกุลของ KClO ₃ = 122.6 g / mol

ขั้นตอนที่ 1: สมการปฏิกิริยา

2KClO ₃ => 2KCl + 3O ₂

ขั้นตอนที่ 2: คำนวณมวลของ KClO

กรัมของ KClO ₃ = 2 โมล x 122.6 กรัม / โมล

245.2 ก

ขั้นตอนที่ 3: คำนวณมวลของ KCl

g ของ KCl = 2 โมล x 74.6 กรัม / โมล

149.2 ก

ขั้นตอนที่ 4: คำนวณมวลของ KCl ที่เกิดจากการสลายตัว

KClO ₃ 245 กรัมเกิดจากการย่อยสลาย 149.2 กรัมของ KCl จากนั้นอัตราส่วนนี้ (สัมประสิทธิ์สโตอิชิโอเมตริก) สามารถใช้เพื่อหามวลของ KCl ที่ผลิตจาก KClO ₃ 20 กรัม:

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

12.17 ก

สังเกตว่าอัตราส่วนมวลของ O ₂ภายใน KClO _{3 เป็น}อย่างไร จาก 20g ของ KClO ₃เพียงครึ่งหนึ่งเกิดจากออกซิเจนซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของคลอเรตออกโซแอนนิออน

- การออกกำลังกาย 5

หาเปอร์เซ็นต์องค์ประกอบของสารต่อไปนี้ a) dopa, C ₉ H ₁₁ NO ₄และ b) Vanillin, C ₈ H ₈ O ₃ .

ก) โดปา

ขั้นตอนที่ 1: หาน้ำหนักโมเลกุลของโดปาซี

ในการทำเช่นนี้น้ำหนักอะตอมขององค์ประกอบที่มีอยู่ในสารประกอบจะถูกคูณด้วยจำนวนโมลที่แทนด้วยตัวห้อย ในการหาน้ำหนักโมเลกุลจะมีการเพิ่มกรัมที่ได้จากองค์ประกอบต่างๆ

คาร์บอน (C): 12 ก. / โมล x 9 โมล = 108 ก

ไฮโดรเจน (H): 1 ก. / โมล x 11 โมล = 11 ก

ไนโตรเจน (N): 14 ก. / โมล x 1 โมล = 14 ก

ออกซิเจน (O): 16 ก. / โมล x 4 โมล = 64 ก

น้ำหนักโมเลกุลโดปา = (108 g + 11 g + 14g + 64 g)

197 ก

ขั้นตอนที่ 2: ค้นหาองค์ประกอบเปอร์เซ็นต์ขององค์ประกอบที่มีอยู่ใน dopa

สำหรับสิ่งนี้น้ำหนักโมเลกุล (197 กรัม) จะถูกนำมาเป็น 100%

% ของ C = 108 g / 197g x 100%

54.82%

% H = 11 ก. / 197 ก. x 100%

5.6%

% ของ N = 14 g / 197 gx 100%

7.10%

% O = 64 ก. / 197 ก

32.48%

b) วานิลลิน

ส่วนที่ 1: การคำนวณน้ำหนักโมเลกุลของวานิลลินซี

ในการทำเช่นนี้น้ำหนักอะตอมของแต่ละองค์ประกอบจะถูกคูณด้วยจำนวนโมลที่มีอยู่โดยเพิ่มมวลที่เกิดจากองค์ประกอบต่างๆ

C: 12 ก. / โมล x 8 โมล = 96 ก

H: 1 ก. / โมล x 8 โมล = 8 ก

หรือ: 16 ก. / โมล x 3 โมล = 48 ก

น้ำหนักโมเลกุล = 96 g + 8 g + 48 g

152 ก

ส่วนที่ 2: ค้นหา% ขององค์ประกอบต่างๆในวานิลลิน

น้ำหนักโมเลกุล (152 กรัม / โมล) ถือว่าเป็นตัวแทน 100%

% ของ C = 96 g / 152 gx 100%

63.15%

% ของ H = 8 g / 152 gx 100%

5.26%

% O = 48 ก. / 152 ก. x 100%

31.58%

- การออกกำลังกาย 6

เปอร์เซ็นต์องค์ประกอบโดยมวลของแอลกอฮอล์มีดังนี้คาร์บอน (C) 60% ไฮโดรเจน (H) 13% และออกซิเจน (O) 27% รับสูตรขั้นต่ำหรือสูตรเชิงประจักษ์ของคุณ

ข้อมูล:

น้ำหนักอะตอม: C 12 g / mol, H 1g / mol และออกซิเจน 16 g / mol

ขั้นตอนที่ 1: คำนวณจำนวนโมลขององค์ประกอบที่มีอยู่ในแอลกอฮอล์

มวลของแอลกอฮอล์ถือว่าเป็น 100 กรัม ดังนั้นมวลของ C คือ 60 กรัมมวลของ H เท่ากับ 13 กรัมและมวลของออกซิเจนคือ 27 กรัม

การคำนวณจำนวนโมล:

จำนวนโมล = มวลของธาตุ / น้ำหนักอะตอมของธาตุ

โมลของ C = 60 g / (12 g / mol)

5 โมล

โมลของ H = 13 g / (1 g / mol)

13 โมล

โมลของ O = 27 g / (16 g / mol)

1.69 โมล

ขั้นตอนที่ 2: รับสูตรขั้นต่ำหรือเชิงประจักษ์

ในการทำเช่นนี้ให้หาอัตราส่วนของจำนวนเต็มระหว่างจำนวนโมล สิ่งนี้ทำหน้าที่ในการรับจำนวนอะตอมของธาตุในสูตรขั้นต่ำ เพื่อจุดประสงค์นี้โมลขององค์ประกอบต่างๆจะถูกหารด้วยจำนวนโมลขององค์ประกอบในระดับที่น้อยกว่า

C = 5 โมล / 1.69 โมล

C = 2.96

H = 13 โมล / 1.69 โมล

H = 7.69

O = 1.69 โมล / 1.69 โมล

O = 1

การปัดเศษตัวเลขเหล่านี้สูตรขั้นต่ำคือ: C ₃ H ₈ O สูตรนี้สอดคล้องกับโพรพานอล CH ₃ CH ₂ CH ₂ OH อย่างไรก็ตามสูตรนี้ยังเป็นของสารประกอบ CH ₃ CH ₂ OCH ₃เอทิลเมธิลอีเธอร์

อ้างอิง

1. Dominguez Arias MJ (sf) การคำนวณในปฏิกิริยาเคมี กู้คืนจาก: uv.es
2. การคำนวณด้วยสูตรและสมการทางเคมี . นำมาจาก: 2.chemistry.msu.edu
3. Sparknotes (2018) การคำนวณ Stoichiometric ดึงมาจาก: sparknotes.com
4. ChemPages Netorials (เอสเอฟ) Stoichiometry Module: Stoichiometry ทั่วไป ดึงมาจาก: chem.wisc.edu
5. Flores, J. Química (2002) กองบรรณาธิการ Santillana.
6. Whitten, Davis, Peck & Stanley เคมี. (ฉบับที่ 8) CENGAGE การเรียนรู้