Print_Wyklad_3 Stechiometria_podstawy

Stechiometria

Nauka o ilościach materiałów zużywanych i otrzymywanych w reakcjach chemicznych

Pojęcie mola

Liczba atomów zawarta w 12 g czystego

_C.

1 mol = 6.022 × 10

Masa molowa/masa atomowa

masa 1 mola związku

CO

= 44.01 g/mol

masa jednej cząsteczki

CO

= 44.01 a.j.m.

Implikacje definicji mola

„ 1 a.j.m. – 1/12 masy 1 atomu 12C „ masa 1 mola 12C – 12 g/mol „ 1 mol N=6.022⋅1023atomów 12C 10 99 1 10 022 6 0 . 12 1 23 23 1 − ⋅ = ⋅ ⋅ = . g mol atomów . mol g atom matom g 10 66 . 1 12 g 10 99 . 1 . a.j.m 1 ₌ ⋅ −23 _{= ⋅} −24

Wyznaczanie liczby Avogadry

dla dowolnego gazu przy

p=const i T=const ⇒ V=const i N=const

Wyznaczanie liczby Avogadry

Ra α licznik Neutralizacja_α Pomiar V He

Liczba zliczeń N_α= 3.225⋅1018

Objętość He V_He= 0.1200 cm3

C + O

→ CO

12.01 g

C (miesz. izotopów) spalanie wymrażanie O2 pomiar V CO₂ Objętość CO₂ V_CO2= 22.400 cm3 O₂ 23 18 3 3 10 022 6 10 225 3 400 22 1200 0 ⋅ = ⋅ . N N . = cm . cm .

Wyznaczanie liczby Avogadry

T=0o_C def. mola

prawo Avogadry

Język symboli - atomy

Prepared by Swanson Technologies www.swansontec.com

X

Z

A

Z – masa atomowa

A – liczba atomowa

Język symboli - cząsteczki

Język symboli - cząsteczki

„ w cząsteczce homoatomowej

O

, S

„ w cząsteczce heteroatomowej

Ca

(PO

)

lub Ba(OH)

†Ładunek jonu

Ca

_S

2-Wizualizacja cząsteczek

H

O

Wizualizacja cząsteczek

Skład procentowy związków

† Udział procentowy masy danego pierwiastka w

związku:

† Dla tlenku żelaza (III) (Fe₂O₃)

mass

%

Fe

.

.

.

=

111 69

×

=

159 69

100%

69 94%

mass

mass of element in compound

mass of compound

Wzory empiryczne i rzeczywiste

Określanie wzoru

empirycznego związku

1. Oprzyj obliczenia na 100 g związku 2. Określ liczbę moli poszcz. pierwiastków

w 100 g związku

3. Podziel każdą ilość moli przez najmniejszą spośród nich

4. Pomnóż otrzymane wartości przez liczbę naturalną tak by otrzymać najmniejsze całkowite wartości

Określanie wzoru

empirycznego związku

Oblicz wzór węglowodoru zawierającego 7.69 % H † C_xH_y - 100 g

† 7.69 g H oraz 92.31 g C ⇒

† H : C = 1.000 : 1.008 ≈ 1 : 1

† CH

Związek może być acetylenem C2H2 lub benzenem C6H6

mol mol g g n mol mol g g n C H 69 . 7 01 . 12 31 . 92 63 . 7 008 . 1 69 . 7 = = = =

Równania reakcji

Opisują przeminę chemiczną

związaną z reorganizacją atomów w

Równanie reakcji

CH₄ + H₂O → CO + 3H₂

substraty produkty

prawo zachowania masy

Równanie reakcji – jak czytać?

The equation is balanced.

† 1 mole of methane reacts with 1 mole of water

† to produce

Równanie reakcji – jak czytać?

† Number of reacting atoms and molecules

„ molecule of ethanol reacts with 3 molecules of oxygen to produce

„ 2 molecules of carbon dioxide and molecules of water

† Number of moles of atoms/molecules of reactants and products

„ 1 mole of ethanol reacts with 3 moles of oxygen to produce „ 2 moles of carbon dioxide and 3 moles of water

† Masses of reactants and products

„ 46 g of ethanol reacts with 96 g (3x32 g) of oxygen to produce „ 88 g (2x44 g) of carbon dioxide and 54 g (3x18 g) of water

† States of reactants and products

„ Under given conditions gaseous ethanol reacts with gaseous oxygen to produce gaseous

† Volumes of gaseous reactants and products

„ 1 volume of ethanol reacts with 3 volumes of oxygen to produce „ 2 volumes of carbon dioxide and 3 volumes of water

C

C

H

H

OH

OH

+ 3O

+ 3O

→

→

2CO

2CO

+ 3H

+ 3H

O

O

Obliczenia stechiometryczne

2. Konwertuj masy na mole.

3. Ustal stosunki molowe na podst. równania.

4. Użyj ich do obliczenia liczby reagujących moli wg danych. 5. Przelicz mole na g, jeśli potrzeba.

Obliczenia stechiometryczne

Ile gramów CO₂otrzymamy utleniając 96.1 g propanu (C₃H₈) C₃H_8(g)+ 5 O_2(g) → 3 CO_2(g)+ 4 H₂O_(g)

M_C3H8= 44.1 g/mol, M_CO2= 44.0 g/mol n_C3H8= 96.1 g/44.1 g/mol = 2.18 mol C3H8(g): CO2(g)= 1 : 3

n_CO2= 3⋅2.18 = 6.54 mol

m_CO2= 44 g/mol ⋅ 6.54 mol = 288 g

Film1 substrat limitujacy.MOV

Substrat limitujący

Substrat limitujący jest tym substratem,

który w reakcji zużywa się pierwszy

ograniczając ilość powstających

produktów.

Dla reakcji: CH₄ + H₂O → CO + 3H₂ substraty produkty

Substrat limitujący

No problem, if they are mixed in stoichimetric ratio

But, if one reactant is in excess (H₂O) not all molecules react

Obliczenia stechiometryczne

2. Konwertuj masy na mole.

3. Określ, który substrat jest limitujący 4. Ustal stosunki molowe na podst.

równania.

5. Użyj ich do obliczenia liczby

reagujących moli względem substratu limitującego.

6. Przelicz mole na g, jeśli potrzeba.

Methane is the main component of marsh gas. Heating methane in presence of sulfur produces carbon disulfide and hydrogen sulfide. Calculate the amount of carbon disulfide when 120 g of methane is reacted with an equal mass of sulfur?

CH₄ + 4 S → CS₂+ 2 H₂S

Obliczenia stechiometryczne

0.935·76.15 = 71.2 m = n·M [g] 3.74 4 = 0.935 3.74 n [mol] LR rozwiązanie 2 1 4 1 z równania stech. 0.5 1 stosunek substr. z danych 120 32.07 = 3.74 120 16.04 = 7.48 n = m/M [mol] 76.15 32.07 16.04 M [g/mol] ? 120 120 m [g] H₂S CS₂ S CH₄ data

Obliczenia stechiometryczne

Przykład 2

What is the maximum mass of sulfur dioxide that can be produced by the reaction of 95.6 g of carbon disulfide with 110 g of oxygen?

m, g ? - . M, g/mol . . . . , mol n SO CO O CS stech 110 5 96 1 64 0 44 0 32 2 76 2 1 3 1 2 3 _{2 2 2} 2+ → +

g . - - - g/mol . mol . - - - mol n, . . - . - - - . . / n, mol. - - . . m, g ? - . M, g/mol . . . . , mol n SO CO O CS stech 146 78 146 1 64 29 2 29 2 44 3 3 2 44 3 73 2 1 26 1 44 3 26 1 110 5 96 1 64 0 44 0 32 2 76 2 1 3 1 2 3 _{2 2 2} 2 ≈ = ⋅ = + → +