Redoksreaktsioonide võrrandite koostamisel tuleb järgida kahte olulist reeglit:
Reegel 1: Igas ioonvõrrandis tuleb jälgida laengute säilimist. See tähendab, et kõigi võrrandi vasakpoolsete ("vasakul") laengute summa peab olema sama, mis võrrandi paremal poolel ("paremal") olevate laengute summa. See reegel kehtib kõigi ioonvõrrandite kohta, nii täielike reaktsioonide kui ka poolreaktsioonide puhul.
Laeb vasakult paremale
Reegel 2: oksüdatiivses poolreaktsioonis kaotatud elektronide arv peab olema võrdne redutseerivas poolreaktsioonis saadud elektronide arvuga. Näiteks selle jaotise alguses toodud esimeses näites (reaktsioon raua ja hüdraatunud vaskioonide vahel) on oksüdatiivses poolreaktsioonis kaotatud elektronide arv kaks:
Seetõttu peab redutseerimise poolreaktsioonis omandatud elektronide arv olema samuti võrdne kahega:
Kahe poolreaktsiooni võrrandite põhjal täieliku redoksreaktsiooni võrrandi koostamiseks võib kasutada järgmist protseduuri:
1. Mõlema poolreaktsiooni võrrandid tasakaalustatakse eraldi, kusjuures iga võrrandi vasakule või paremale küljele lisatakse vastav arv elektrone, et täita ülaltoodud reeglit 1.
2. Mõlema poolreaktsiooni võrrandid on omavahel tasakaalustatud, nii et ühes reaktsioonis kaotatud elektronide arv muutub võrdseks teises poolreaktsioonis saadud elektronide arvuga, nagu nõuab reegel 2.
3. Redoksreaktsiooni täieliku võrrandi saamiseks liidetakse mõlema poolreaktsiooni võrrandid. Näiteks liites kahe ülaltoodud poolreaktsiooni võrrandid ja eemaldades saadud võrrandi vasakust ja paremast küljest
võrdne arv elektrone, leiame
Tasakaalustame allolevate poolreaktsioonide võrrandid ja loome võrrandi redoksreaktsiooni jaoks, mis toimub mis tahes raudsoola vesilahuse oksüdeerumisel raudsoolaks, kasutades happelist kaaliumilahust.
1. etapp. Esiteks tasakaalustame mõlema poolreaktsiooni võrrandi eraldi. Võrrandi (5) jaoks on meil olemas
Selle võrrandi mõlema poole tasakaalustamiseks peate lisama viis elektroni vasakule poole või lahutama sama arvu elektrone paremalt küljelt. Pärast seda saame
See võimaldab meil kirjutada järgmise tasakaalustatud võrrandi:
Kuna võrrandi vasakule poolele tuli lisada elektronid, kirjeldab see redutseerivat poolreaktsiooni.
Võrrandi (6) jaoks võime kirjutada
Selle võrrandi tasakaalustamiseks võite lisada paremale poole ühe elektroni. Siis
Üks tähtsamaid keemilisi mõisteid, millel stöhhiomeetrilised arvutused põhinevad, on aine keemiline kogus. Mõne aine X kogus on tähistatud n(X). Aine koguse mõõtühik on sünnimärk.
Mool on aine kogus, mis sisaldab 6,02 10 23 molekuli, aatomit, iooni või muud aine moodustavat struktuuriüksust.
Mõne aine X ühe mooli massi nimetatakse molaarmass Selle aine M(X). Teades mõne aine X massi m(X) ja selle molaarmassi, saame selle aine koguse arvutada järgmise valemi abil:
Helistatakse numbrile 6.02 10 23 Avogadro number(Na); selle mõõde mol –1.
Korrutades Avogadro arvu N a aine kogusega n(X), saame välja arvutada struktuuriüksuste, näiteks mõne aine X molekulide N(X) arvu:
N(X) = N a · n(X) .
Analoogiliselt molaarmassi mõistega võeti kasutusele molaarmahu mõiste: molaarne maht Mõne aine X V m (X) on selle aine ühe mooli ruumala. Teades aine V(X) mahtu ja selle molaarmahtu, saame arvutada aine keemilise koguse:
Keemias peame eriti sageli tegelema gaaside molaarmahuga. Avogadro seaduse kohaselt sisaldavad võrdsed kogused mis tahes samal temperatuuril ja võrdsel rõhul võetud gaase sama arvu molekule. Võrdsetes tingimustes hõivab 1 mool mis tahes gaasi sama mahu. Tavatingimustes (norm) - temperatuur 0 ° C ja rõhk 1 atmosfäär (101325 Pa) - see maht on 22,4 liitrit. Seega, nr. V m (gaas) = 22,4 l/mol. Eriti tuleb rõhutada, et kasutatakse molaarmahu väärtust 22,4 l/mol ainult gaaside jaoks.
Ainete molaarmasside ja Avogadro arvu teadmine võimaldab väljendada mis tahes aine molekuli massi grammides. Allpool on näide vesiniku molekuli massi arvutamisest.
1 mool gaasilist vesinikku sisaldab 6,02·10 23 molekuli H 2 ja selle mass on 2 g (kuna M(H 2) = 2 g/mol). Seega
6,02·10 23 H 2 molekuli mass on 2 g;
1 molekuli H2 mass on x g; x = 3,32·10 –24 g.
Mõistet "mool" kasutatakse laialdaselt keemiliste reaktsioonivõrrandite arvutuste tegemiseks, kuna reaktsioonivõrrandis olevad stöhhiomeetrilised koefitsiendid näitavad, millistes molaarsuhetes ained üksteisega reageerivad ja reaktsiooni tulemusena tekivad.
Näiteks reaktsioonivõrrand 4 NH 3 + 3 O 2 → 2 N 2 + 6 H 2 O sisaldab järgmist teavet: 4 mooli ammoniaaki reageerib ilma liigse või puudujäägita 3 mooli hapnikuga, mille tulemusena moodustub 2 mooli ammoniaaki. lämmastikku ja 6 mooli vett.
Näide 4.1 Arvutage 70,2 g kaltsiumdivesinikfosfaati ja 68 g kaltsiumhüdroksiidi sisaldavate lahuste vastasmõjul tekkinud sademe mass. Milline aine jääb üleliigseks? Mis on selle mass?
3 Ca(H 2 PO 4) 2 + 12 KOH ® Ca 3 (PO 4) 2 ¯ + 4 K 3 PO 4 + 12 H 2 O
Reaktsioonivõrrandist on näha, et 3 mol Ca(H 2 PO 4) 2 reageerib 12 mol KOH-ga. Arvutame vastavalt ülesande tingimustele antud reagentide kogused:
n(Ca(H2PO4)2) = m(Ca(H2PO4)2) / M(Ca(H2PO4)2) = 70,2 g: 234 g/mol = 0,3 mol;
n(KOH) = m(KOH) / M(KOH) = 68 g: 56 g/mol = 1,215 mol.
3 mol Ca(H 2 PO 4) 2 jaoks on vajalik 12 mol KOH
0,3 mol Ca(H 2 PO 4) jaoks on vajalik 2 x mol KOH
x = 1,2 mol – nii palju KOH-d on vaja, et reaktsioon toimuks ilma liigse või puudujäägita. Ja vastavalt probleemile on KOH-d 1,215 mol. Seetõttu on KOH üleliigne; pärast reaktsiooni järelejäänud KOH kogus:
n(KOH) = 1,215 mol - 1,2 mol = 0,015 mol;
selle mass m(KOH) = n(KOH) × M(KOH) = 0,015 mol × 56 g/mol = 0,84 g.
Saadud reaktsioonisaaduse (sade Ca 3 (PO 4) 2) arvutamisel tuleks kasutada ainet, millest on puudus (antud juhul Ca(H 2 PO 4) 2), kuna see aine reageerib täielikult. . Reaktsioonivõrrandist selgub, et moodustunud Ca 3 (PO 4) 2 moolide arv on 3 korda väiksem kui reageerinud Ca(H 2 PO 4) 2 moolide arv:
n(Ca3(PO4)2) = 0,3 mol: 3 = 0,1 mol.
Seetõttu m(Ca 3 (PO 4) 2) = n(Ca 3 (PO 4) 2) × M(Ca 3 (PO 4) 2) = 0,1 mol × 310 g/mol = 31 g.
Ülesanne nr 5
a) Arvutage tabelis 5 toodud reageerivate ainete keemilised kogused (gaasiliste ainete mahud on antud normaaltingimustes);
b) reastada koefitsiendid antud reaktsiooniskeemis ja teha reaktsioonivõrrandi abil kindlaks, milliseid aineid on liias ja milliseid napib;
c) leida tabelis 5 näidatud reaktsioonisaaduse keemiline kogus;
d) arvutage selle reaktsioonisaaduse mass või maht (vt tabel 5).
Tabel 5 – Ülesande nr 5 tingimused
| Valik nr. | Reageerivad ained | Reaktsiooniskeem | Arvutama |
| m(Fe) = 11,2 g; V(Cl2) = 5,376 l | Fe+Cl 2 ® FeCl 3 | m(FeCl3) | |
| m(AI) = 5,4 g; m(H2S04) = 39,2 g | Al+H2SO4® Al2(SO4)3+H2 | V(H2) | |
| V(CO)=20 l; m(O2) = 20 g | CO+O 2 ® CO 2 | V(CO2) | |
| m(AgN03) = 3,4 g; m(Na2S) = 1,56 g | AgNO3 +Na2S®Ag2S+NaNO3 | m(Ag2S) | |
| m(Na2C03) = 53 g; m(HCl) = 29,2 g | Na 2 CO 3 + HCl® NaCl + CO 2 + H 2 O | V(CO2) | |
| m(Al2(SO4)3) = 34,2 g; m(BaCl2) = 52 g | Al 2 (SO 4) 3 + BaCl 2 ®AlCl 3 + BaSO 4 | m(BaSO4) | |
| m(KI) = 3,32 g; V(Cl2) = 448 ml | KI+Cl2® KCl+I 2 | m(I 2) | |
| m(CaCl2) = 22,2 g; m(AgNO3) = 59,5 g | CaCl 2 + AgNO 3 ®AgCl + Ca(NO 3) 2 | m(AgCl) | |
| m(H2) = 0,48 g; V(O2)=2,8 l | H 2 + O 2 ® H 2 O | m(H2O) | |
| m(Ba(OH)2) = 3,42 g; V(HCl) = 784 ml | Ba(OH)2 +HCl® BaCl2 +H2O | m(BaCl2) |
Tabeli 5 jätk
| Valik nr. | Reageerivad ained | Reaktsiooniskeem | Arvutama |
| m(H3P04) = 9,8 g; m(NaOH) = 12,2 g | H 3 PO 4 + NaOH ® Na 3 PO 4 + H 2 O | m(Na3PO 4) | |
| m(H2S04) = 9,8 g; m(KOH) = 11,76 g | H2SO4 +KOH® K2SO4 +H2O | m(K 2 SO 4) | |
| V(Cl2) = 2,24 l; m(KOH) = 10,64 g | Cl2 +KOH® KClO+KCl+H2O | m(KClO) | |
| m((NH4)2S04) = 66 g; m(KOH) = 50 g | (NH 4) 2 SO 4 + KOH®K 2 SO 4 + NH 3 + H 2 O | V(NH 3) | |
| m(NH3) = 6,8 g; V(O2)=7,84 l | NH3 +O2® N2 +H2O | V(N 2) | |
| V(H2S)=11,2 l; m(02) = 8,32 g | H2S+O2® S+H2O | Prl) | |
| m(Mn02) = 8,7 g; m(HCl) = 14,2 g | MnO 2 + HCl ® MnCl 2 + Cl 2 + H 2 O | V(Cl2) | |
| m(AI) = 5,4 g; V(Cl2)=6,048 l | Al+Cl2® AlCl3 | m(AlCl3) | |
| m(AI) = 10,8 g; m(HCl) = 36,5 g | Al+HCl® AlCl3 +H2 | V(H2) | |
| m(P) = 15,5 g; V(O2)=14,1 l | P+O 2 ® P 2 O 5 | m(P 2 O 5) | |
| m(AgNO3) = 8,5 g; m(K2CO3) = 4,14 g | AgNO 3 + K 2 CO 3 ®Ag 2 CO 3 + KNO 3 | m(Ag 2 CO 3) | |
| m(K2C03) = 69 g; m(HNO3) = 50,4 g | K 2 CO 3 + HNO 3 ® KNO 3 + CO 2 + H 2 O | V(CO2) | |
| m(AICI3) = 2,67 g; m(AgNO3) = 8,5 g | AlCl 3 + AgNO 3 ®AgCl + Al(NO 3) 3 | m(AgCl) | |
| m(KBr) = 2,38 g; V(Cl2) = 448 ml | KBr+Cl2® KCl+Br2 | m(Br 2) | |
| m(CaBr2) = 40 g; m(AgNO3) = 59,5 g | CaBr 2 + AgNO 3 ®AgBr + Ca(NO 3) 2 | m(AgBr) | |
| m(H2) = 1,44 g; V(O2)=8,4 l | H 2 + O 2 ® H 2 O | m(H2O) | |
| m(Ba(OH)2) = 6,84 g; V(HI) = 1,568 l | Ba(OH)2 +HI® BaI2 +H2O | m(BaI 2) | |
| m(H3P04) = 9,8 g; m(KOH) = 17,08 g | H 3 PO 4 + KOH ® K 3 PO 4 + H 2 O | m(K 3 PO 4) | |
| m(H2S04) = 49 g; m(NaOH)=45 g | H 2 SO 4 + NaOH ® Na 2 SO 4 + H 2 O | m(Na2SO4) | |
| V(Cl2) = 2,24 l; m(KOH) = 8,4 g | Cl2 +KOH® KClO3 +KCl+H2O | m(KClO3) | |
| m(NH4CI)=43 g; m(Ca(OH)2) = 37 g | NH4Cl+Ca(OH)2®CaCl2+NH3+H2O | V(NH 3) | |
| V(NH3) = 8,96 l; m(02) = 14,4 g | NH3 +O2® NO+H2O | V(EI) | |
| V(H2S)=17,92 l; m(O2) = 40 g | H 2 S+O 2 ® SO 2 + H 2 O | V(SO2) | |
| m(Mn02) = 8,7 g; m(HBr) = 30,8 g | MnO2 +HBr® MnBr2 +Br2 +H2O | m(MnBr 2) | |
| m(Ca)=10 g; m(H20) = 8,1 g | Ca+H2O® Ca(OH)2+H2 | V(H2) |
LAHENDUSTE KONTSENTREERIMINE
Keemia üldkursuse raames õpitakse 2 lahuste kontsentratsiooni väljendamise viisi - massifraktsiooni ja molaarkontsentratsiooni.
Lahustunud aine massiosa X arvutatakse selle aine massi ja lahuse massi suhtena:
,
kus ω(X) on lahustunud aine X massiosa;
m(X) – lahustunud aine mass X;
m lahust – lahuse mass.
Aine massiosa, mis arvutatakse ülaltoodud valemiga, on dimensioonitu suurus, mis on väljendatud ühiku murdosades (0< ω(X) < 1).
Massiosa saab väljendada mitte ainult ühiku murdosades, vaid ka protsentides. Sel juhul näeb arvutusvalem välja järgmine:
Sageli nimetatakse massiosa protsentides protsentuaalne kontsentratsioon . Ilmselt on lahustunud aine kontsentratsioon protsent 0%< ω(X) < 100%.
Protsentuaalne kontsentratsioon näitab, mitu osa lahustunud aine massiosa sisaldab 100 massiosa lahust. Kui valime massiühikuks grammi, siis võib selle definitsiooni kirjutada ka järgmiselt: protsentuaalne kontsentratsioon näitab, mitu grammi lahustunud ainet sisaldab 100 grammi lahus.
On selge, et näiteks 30% lahus vastab lahustunud aine massiosale, mis on võrdne 0,3-ga.
Teine viis lahuse lahustunud aine sisalduse väljendamiseks on molaarne kontsentratsioon (molaarsus).
Aine molaarkontsentratsioon ehk lahuse molaarsus näitab, mitu mooli lahustunud ainet sisaldub 1 liitris (1 dm3) lahuses.
kus C(X) on lahustunud aine X molaarne kontsentratsioon (mol/l);
n(X) – lahustunud aine keemiline kogus X (mol);
V lahus – lahuse maht (l).
Näide 5.1 Arvutage H 3 PO 4 molaarne kontsentratsioon lahuses, kui on teada, et H 3 PO 4 massiosa on 60% ja lahuse tihedus on 1,43 g/ml.
Protsentuaalse kontsentratsiooni määratluse järgi
100 g lahust sisaldab 60 g fosforhapet.
n(H3PO4) = m(H3PO4): M(H3PO4) = 60 g: 98 g/mol = 0,612 mol;
V lahus = m lahus: ρ lahus = 100 g: 1,43 g/cm 3 = 69,93 cm 3 = 0,0699 l;
C(H3PO4) = n(H3PO4) : V lahus = 0,612 mol: 0,0699 l = 8,755 mol/l.
Näide 5.2 Seal on 0,5 M H2SO4 lahus. Kui suur on väävelhappe massiosa selles lahuses? Lahuse tiheduseks võetakse 1 g/ml.
Molaarse kontsentratsiooni määratluse järgi
1 liiter lahust sisaldab 0,5 mol H2SO4
(kirje "0,5 M lahus" tähendab, et C(H 2 SO 4) = 0,5 mol/l).
m lahus = V lahus × ρ lahus = 1000 ml × 1 g/ml = 1000 g;
m(H2S04) = n(H2SO4) × M(H2SO4) = 0,5 mol × 98 g/mol = 49 g;
ω(H2SO4) = m(H2SO4): m lahus = 49 g: 1000 g = 0,049 (4,9%).
Näide 5.3 Kui palju vett ja 96% H 2 SO 4 lahust tihedusega 1,84 g/ml tuleb võtta, et valmistada 2 liitrit 60% H 2 SO 4 lahust tihedusega 1,5 g/ml.
Lahjendatud lahuse valmistamise probleemide lahendamisel kontsentreeritud lahusest tuleb arvestada, et algne lahus (kontsentreeritud), vesi ja saadud lahus (lahjendatud) on erineva tihedusega. Sel juhul tuleb meeles pidada, et alglahuse V + V vett ≠ V saadud lahust,
kuna kontsentreeritud lahuse ja vee segamisel toimub kogu süsteemi mahu muutus (suurenemine või vähenemine).
Selliste ülesannete lahendamine peab algama lahjendatud lahuse (st valmistatava lahuse) parameetrite väljaselgitamisest: selle massist, lahustunud aine massist ja vajadusel ka lahustunud aine kogusest.
M 60% lahus = V 60% lahus ∙ ρ 60% lahus = 2000 ml × 1,5 g/ml = 3000 g.
m(H 2 SO 4) 60% lahuses = m 60% lahus w(H 2 SO 4) 60% lahuses = 3000 g 0,6 = 1800 g.
Valmistatud lahuses oleva puhta väävelhappe mass peaks olema võrdne väävelhappe massiga 96% lahuse selles osas, mis tuleb lahjendada lahuse valmistamiseks. Seega
m(H 2 SO 4) 60% lahuses = m(H 2 SO 4) 96% lahuses = 1800 g.
m 96% lahus = m (H 2 SO 4) 96% lahuses: w(H 2 SO 4) 96% lahuses = 1800 g: 0,96 = 1875 g.
m (H 2 O) = m 40% lahus – m 96% lahus = 3000 g – 1875 g = 1125 g.
V 96% lahus = m 96% lahus: ρ 96% lahus = 1875 g: 1,84 g/ml = 1019 ml » 1,02 l.
V vesi = m vett: ρ vesi = 1125g: 1 g/ml = 1125 ml = 1,125 l.
Näide 5.4 Segati 100 ml 0,1 M CuCl 2 lahust ja 150 ml 0,2 M Cu(NO 3) lahust 2. Arvutage Cu 2+, Cl – ja NO 3 – ioonide molaarne kontsentratsioon saadud lahuses.
Lahjendatud lahuste segamise sarnase probleemi lahendamisel on oluline mõista, et lahjendatud lahuste tihedus on ligikaudu sama, mis on ligikaudu võrdne vee tihedusega. Nende segamisel süsteemi kogumaht praktiliselt ei muutu: V 1 lahjendatud lahust + V 2 lahjendatud lahust +..." V saadud lahust.
Esimeses lahenduses:
n(CuCl 2) = C(CuCl 2) V CuCl 2 lahus = 0,1 mol/l × 0,1 l = 0,01 mol;
CuCl 2 – tugev elektrolüüt: CuCl 2 ® Cu 2+ + 2Cl – ;
Seetõttu n(Cu2+) = n(CuCl2) = 0,01 mol; n(Cl-) = 2 × 0,01 = 0,02 mol.
Teises lahenduses:
n(Cu(NO 3) 2) = C(Cu(NO 3) 2) × V lahus Cu(NO 3) 2 = 0,2 mol/l × 0,15 l = 0,03 mol;
Cu(NO 3) 2 – tugev elektrolüüt: CuCl 2 ® Cu 2+ + 2NO 3 –;
Seetõttu n(Cu2+) = n(Cu(NO3)2) = 0,03 mol; n(NO 3 –) = 2 × 0,03 = 0,06 mol.
Pärast lahuste segamist:
n(Cu2+) kokku. = 0,01 mol + 0,03 mol = 0,04 mol;
V kokku » V lahus CuCl 2 + V lahus Cu(NO 3) 2 = 0,1 l + 0,15 l = 0,25 l;
C(Cu2+) = n(Cu2+) : V summaarne. = 0,04 mol: 0,25 l = 0,16 mol/l;
C(Cl –) = n(Cl –) : Vtot. = 0,02 mol: 0,25 l = 0,08 mol/l;
C(NO 3 –) = n(NO 3 –) : Vtot. = 0,06 mol: 0,25 l = 0,24 mol/l.
Näide 5.5 Kolbi lisati 684 mg alumiiniumsulfaati ja 1 ml 9,8% väävelhappe lahust tihedusega 1,1 g/ml. Saadud segu lahustati vees; Lahuse maht viidi veega 500 ml-ni. Arvutage saadud lahuses H +, Al 3+ SO 4 2– ioonide molaarsed kontsentratsioonid.
Arvutame lahustunud ainete kogused:
n(Al2(SO4)3)=m(Al2(SO4)3): M(Al2(SO4)3)=0,684 g: 342 g mol=0,002 mol;
Al 2 (SO 4) 3 – tugev elektrolüüt: Al 2 (SO 4) 3 ® 2Al 3+ + 3SO 4 2– ;
Seetõttu n(Al3+) = 2 × 0,002 mol = 0,004 mol; n(SO 4 2–) = 3 × 0,002 mol = 0,006 mol.
m H 2 SO 4 lahus = H 2 SO 4 V lahus × ρ H 2 SO 4 lahus = 1 ml × 1,1 g/ml = 1,1 g;
m(H 2 SO 4) = m H 2 SO 4 lahust × w (H 2 SO 4) = 1,1 g 0,098 = 0,1078 g.
n(H2S04) = m(H2S04): M(H2S04) = 0,1078 g: 98 g/mol = 0,0011 mol;
H 2 SO 4 on tugev elektrolüüt: H 2 SO 4 ® 2H + + SO 4 2– .
Seetõttu n(SO 4 2–) = n(H 2 SO 4) = 0,0011 mol; n(H+) = 2 × 0,0011 = 0,0022 mol.
Vastavalt ülesande tingimustele on saadud lahuse maht 500 ml (0,5 l).
n(SO 4 2–) kogu. = 0,006 mol + 0,0011 mol = 0,0071 mol.
C(Al 3+) = n(Al 3+): V lahus = 0,004 mol: 0,5 l = 0,008 mol/l;
C(H+) = n(H+): V lahus = 0,0022 mol: 0,5 l = 0,0044 mol/l;
С(SO 4 2–) = n(SO 4 2–) kokku. : V lahus = 0,0071 mol: 0,5 l = 0,0142 mol/l.
Näide 5.6 Millise massi raudsulfaati (FeSO 4 ·7H 2 O) ja kui palju vett tuleb võtta 3 liitri 10% raud(II)sulfaadi lahuse valmistamiseks. Lahuse tiheduseks võetakse 1,1 g/ml.
Valmistatava lahuse mass on:
m lahus = V lahus ∙ ρ lahus = 3000 ml ∙ 1,1 g/ml = 3300 g.
Puhta raud(II)sulfaadi mass selles lahuses on:
m(FeSO 4) = m lahus × w(FeSO 4) = 3300 g × 0,1 = 330 g.
Sama veevaba FeSO 4 mass peaks sisaldama kristallilise hüdraadi kogust, mis tuleb lahuse valmistamiseks võtta. Võrreldes molaarmassi M(FeSO 4 7H 2 O) = 278 g/mol ja M(FeSO 4) = 152 g/mol,
saame proportsiooni:
278 g FeSO 4 · 7H 2 O sisaldab 152 g FeSO 4;
x g FeSO 4 · 7H 2 O sisaldab 330 g FeSO 4;
x = (278 × 330): 152 = 603,6 g.
m vesi = m lahus – m raudsulfaat = 3300 g – 603,6 g = 2696,4 g.
Sest vee tihedus on 1 g/ml, siis lahuse valmistamiseks võetava vee maht on võrdne: V vesi = m vett: ρ vesi = 2696,4 g: 1 g/ml = 2696,4 ml.
Näide 5.7 Millise massiga Glauberi soola (Na 2 SO 4 ·10H 2 O) tuleb lahustada 500 ml 10% naatriumsulfaadi lahuses (lahuse tihedus 1,1 g/ml), et saada 15% Na 2 SO 4 lahus?
Olgu vaja x grammi Glauberi soola Na 2 SO 4 10H 2 O. Siis on saadud lahuse mass võrdne:
m 15% lahus = m algne (10%) lahus + m Glauberi sool = 550 + x (g);
m algset (10%) lahust = V 10% lahus × ρ 10% lahus = 500 ml × 1,1 g/ml = 550 g;
m(Na 2 SO 4) algses (10%) lahuses = m 10% lahus a · w(Na 2 SO 4) = 550 g · 0,1 = 55 g.
Avaldame läbi x puhta Na 2 SO 4 massi, mis sisaldub x grammis Na 2 SO 4 10H 2 O.
M(Na2S04-10H20) = 322 g/mol; M(Na2S04) = 142 g/mol; seega:
322 g Na 2 SO 4 · 10H 2 O sisaldab 142 g veevaba Na 2 SO 4;
x g Na 2 SO 4 · 10H 2 O sisaldab m g veevaba Na 2 SO 4 .
m(Na2S04) = 142 x: 322 = 0,441 x x.
Naatriumsulfaadi kogumass saadud lahuses on võrdne:
m(Na 2 SO 4) 15% lahuses = 55 + 0,441 × x (g).
Saadud lahenduses: 
= 0,15
, kust x = 94,5 g.
Ülesanne nr 6
Tabel 6 – Ülesande nr 6 tingimused
| Valik nr. | Tingimuse tekst |
| 5 g Na2SO4 × 10H20 lahustati vees ja saadud lahuse maht viidi veega 500 ml-ni. Arvutage selles lahuses oleva Na 2 SO 4 massiosa (ρ = 1 g/ml) ning Na + ja SO 4 2– ioonide molaarsed kontsentratsioonid. | |
| Lahused segati: 100 ml 0,05 M Cr 2 (SO 4) 3 ja 100 ml 0, 02 M Na 2 SO 4. Arvutage saadud lahuses Cr 3+, Na + ja SO 4 2– ioonide molaarsed kontsentratsioonid. | |
| Millises koguses vett ja 98% lahust (tihedus 1,84 g/ml) väävelhapet tuleks võtta, et valmistada 2 liitrit 30% lahust tihedusega 1,2 g/ml? | |
| 400 ml vees lahustati 50 g Na 2 CO 3 × 10H 2 O. Millised on Na + ja CO 3 2– ioonide molaarsed kontsentratsioonid ning Na 2 CO 3 massiosa saadud lahuses (ρ = 1,1) g/ml)? | |
| Lahused segati: 150 ml 0,05 M Al 2 (SO 4) 3 ja 100 ml 0, 01 M NiSO 4. Arvutage saadud lahuses Al 3+, Ni 2+, SO 4 2- ioonide molaarsed kontsentratsioonid. | |
| Kui palju vett ja 60% lämmastikhappe lahust (tihedus 1,4 g/ml) on vaja 500 ml 4 M lahuse (tihedus 1,1 g/ml) valmistamiseks? | |
| Millise massi vasksulfaati (CuSO 4 × 5H 2 O) on vaja 500 ml 5% vasksulfaadi lahuse valmistamiseks tihedusega 1,05 g/ml? | |
| Kolbi lisati 1 ml 36% HCl lahust (ρ = 1,2 g/ml) ja 10 ml 0,5 M ZnCl 2 lahust. Saadud lahuse maht viidi veega 50 ml-ni. Millised on H + , Zn 2+ , Cl – ioonide molaarsed kontsentratsioonid saadud lahuses? | |
| Kui suur on Cr 2 (SO 4) 3 massiosa lahuses (ρ » 1 g/ml), kui on teada, et sulfaadiioonide molaarne kontsentratsioon selles lahuses on 0,06 mol/l? | |
| Kui palju vett ja 10 M naatriumhüdroksiidi lahust (ρ=1,45 g/ml) kulub 2 liitri 10% NaOH lahuse (ρ=1,1 g/ml) valmistamiseks? | |
| Mitu grammi raudsulfaati FeSO 4 × 7H 2 O saab 10 liitrist 10% raud(II)sulfaadi lahusest (lahuse tihedus 1,2 g/ml) vee aurustamisel? | |
| Lahused segati: 100 ml 0,1 M Cr 2 (SO 4) 3 ja 50 ml 0, 2 M CuSO 4. Arvutage saadud lahuses Cr 3+, Cu 2+, SO 4 2- ioonide molaarsed kontsentratsioonid. |
Tabeli 6 jätk
| Valik nr. | Tingimuse tekst |
| Kui palju vett ja 40% fosforhappe lahust tihedusega 1,35 g/ml on vaja 1 m 3 5% H 3 PO 4 lahuse valmistamiseks, mille tihedus on 1,05 g/ml? | |
| 16,1 g Na2SO4 × 10H20 lahustati vees ja saadud lahuse maht viidi veega 250 ml-ni. Arvutage saadud lahuses oleva Na 2 SO 4 massifraktsioon ja molaarne kontsentratsioon (oletame, et lahuse tihedus on 1 g/ml). | |
| Lahused segati: 150 ml 0,05 M Fe2(SO4)3 ja 100 ml 0,1 M MgS04. Arvutage Fe 3+, Mg 2+, SO 4 2– ioonide molaarsed kontsentratsioonid saadud lahuses. | |
| Kui palju vett ja 36% vesinikkloriidhapet (tihedus 1,2 g/ml) on vaja 500 ml 10% lahuse valmistamiseks, mille tihedus on 1,05 g/ml? | |
| 200 ml vees lahustati 20 g Al 2 (SO 4) 3 × 18H 2 O. Kui suur on lahustunud aine massiosa saadud lahuses, mille tihedus on 1,1 g/ml? Arvutage selles lahuses Al 3+ ja SO 4 2– ioonide molaarne kontsentratsioon. | |
| Lahused segati: 100 ml 0,05 M Al 2 (SO 4) 3 ja 150 ml 0, 01 M Fe 2 (SO 4) 3. Arvutage Fe 3+, Al 3+ ja SO 4 2– ioonide molaarsed kontsentratsioonid saadud lahuses. | |
| Kui palju vett ja 80% äädikhappe lahust (tihedus 1,07 g/ml) on vaja 0,5 liitri lauaäädika valmistamiseks, milles happe massiosa on 7%? Võtke lauaäädika tihedus 1 g/ml. | |
| Millise massi raudsulfaati (FeSO 4 × 7H 2 O) on vaja 100 ml 3% raudsulfaadi lahuse valmistamiseks? Lahuse tihedus on 1 g/ml. | |
| Kolbi lisati 2 ml 36% HCl lahust (tihedus 1,2 g/cm 3) ja 20 ml 0,3 M CuCl2 lahust. Saadud lahuse maht viidi veega 200 ml-ni. Arvutage saadud lahuses H +, Cu 2+ ja Cl – ioonide molaarsed kontsentratsioonid. | |
| Kui suur on Al 2 (SO 4) 3 protsentuaalne kontsentratsioon lahuses, milles sulfaadiioonide molaarne kontsentratsioon on 0,6 mol/l. Lahuse tihedus on 1,05 g/ml. | |
| Kui palju vett ja 10 M KOH lahust (lahuse tihedus 1,4 g/ml) on vaja 500 ml 10% KOH lahuse valmistamiseks tihedusega 1,1 g/ml? | |
| Mitu grammi vasksulfaati CuSO 4 × 5H 2 O saab 15 liitrist 8% vasksulfaadi lahusest, mille tihedus on 1,1 g/ml, aurustades vett? | |
| Lahused segati: 200 ml 0,025 M Fe2(SO4)3 ja 50 ml 0,05 M FeCl3. Arvutage Fe 3+, Cl –, SO 4 2– ioonide molaarsed kontsentratsioonid saadud lahuses. | |
| Kui palju vett ja 70% H 3 PO 4 lahust (tihedus 1,6 g/ml) on vaja 0,25 m 3 10% H 3 PO 4 lahuse (tihedus 1,1 g/ml) valmistamiseks? | |
| 6 g Al 2 (SO 4) 3 × 18H 2 O lahustati 100 ml vees Arvutage Al 2 (SO 4) 3 massiosa ning Al 3+ ja SO 4 2– ioonide molaarkontsentratsioonid vees. saadud lahus, mille tihedus on 1 g/ml. | |
| Lahused segati: 50 ml 0,1 M Cr2(SO 4) 3 ja 200 ml 0,02 M Cr(NO 3) 3. Arvutage saadud lahuses Cr 3+, NO 3 –, SO 4 2- ioonide molaarsed kontsentratsioonid. | |
| Kui palju on vaja 50% perkloorhappe lahust (tihedus 1,4 g/ml) ja vett, et valmistada 1 liiter 8% lahust tihedusega 1,05 g/ml? | |
| Mitu grammi Glauberi soola Na 2 SO 4 × 10H 2 O tuleb lahustada 200 ml vees, et saada 5% naatriumsulfaadi lahus? | |
| Kolbi lisati 1 ml 80% H 2 SO 4 lahust (lahuse tihedus 1,7 g/ml) ja 5000 mg Cr 2 (SO 4) 3. Segu lahustati vees; lahuse maht viidi 250 ml-ni. Arvutage saadud lahuses H +, Cr 3+ ja SO 4 2– ioonide molaarsed kontsentratsioonid. |
Tabeli 6 jätk
KEEMILINE TASAKAAL
Kõik keemilised reaktsioonid võib jagada 2 rühma: pöördumatud reaktsioonid, s.t. kulgeb seni, kuni vähemalt üks reageeriv aine on täielikult ära kulunud, ja pöörduvad reaktsioonid, mille käigus ükski reageeriv aine ei kulu täielikult ära. See on tingitud asjaolust, et pöörduv reaktsioon võib toimuda nii edasi- kui ka tagasisuunas. Pöörduva reaktsiooni klassikaline näide on ammoniaagi süntees lämmastikust ja vesinikust:
N 2 + 3 H 2 ⇆ 2 NH 3 .
Reaktsiooni alguse hetkel on lähteainete kontsentratsioonid süsteemis maksimaalsed; sel hetkel on ka edasiliikumise kiirus maksimaalne. Reaktsiooni alguse hetkel ei ole süsteemis veel reaktsiooniprodukte (antud näites ammoniaaki), mistõttu on pöördreaktsiooni kiirus null. Lähteainete omavahelisel interaktsioonil nende kontsentratsioon väheneb, mistõttu väheneb ka otsereaktsiooni kiirus. Reaktsiooniprodukti kontsentratsioon suureneb järk-järgult, seetõttu suureneb ka pöördreaktsiooni kiirus. Mõne aja pärast muutub edasisuunalise reaktsiooni kiirus võrdseks pöördreaktsiooni kiirusega. Seda süsteemi olekut nimetatakse keemilise tasakaalu seisund. Ainete kontsentratsioone keemilises tasakaalus olevas süsteemis nimetatakse tasakaalukontsentratsioonid. Keemilises tasakaalus oleva süsteemi kvantitatiivne tunnus on tasakaalukonstant.
Iga pöörduva reaktsiooni korral a A + b B+ ... ⇆ p P + q Q + ... kirjutatakse keemilise tasakaalukonstandi (K) avaldis murdosa, mille lugeja sisaldab reaktsioonisaaduste tasakaalukontsentratsioone. , ja nimetaja sisaldab lähteainete tasakaalukontsentratsioone. Pealegi tuleb iga aine kontsentratsiooni tõsta astmeni, mis on võrdne reaktsioonivõrrandis oleva stöhhiomeetrilise koefitsiendiga.
Näiteks reaktsiooni jaoks N 2 + 3 H 2 ⇆ 2 NH 3.
Seda tuleks meeles pidada tasakaalukonstandi avaldis hõlmab ainult gaasiliste või lahustunud olekus olevate ainete tasakaalukontsentratsioone . Tahke aine kontsentratsioon eeldatakse olevat konstantne ja see ei sisaldu tasakaalukonstandi avaldises.
CO 2 (gaas) + C (tahke) ⇆ 2CO (gaas)
CH 3 COOH (lahus) ⇆ CH 3 COO – (lahus) + H + (lahus)
Ba 3 (PO 4) 2 (tahke) ⇆ 3 Ba 2+ (küllastunud lahus) + 2 PO 4 3– (küllastunud lahus) K=C 3 (Ba 2+) C 2 (PO 4 3–)
Tasakaalusüsteemi parameetrite arvutamisel on kaks kõige olulisemat tüüpi probleeme:
1) lähteainete algkontsentratsioonid on teada; ülesande tingimustest saab leida tasakaalu saabumise ajaks reageerinud (või moodustunud) ainete kontsentratsioonid; ülesanne nõuab kõigi ainete tasakaalukontsentratsioonide ja tasakaalukonstandi arvväärtuse arvutamist;
2) on teada lähteainete algkontsentratsioonid ja tasakaalukonstant. Tingimus ei sisalda andmeid reageerinud või moodustunud ainete kontsentratsioonide kohta. On vaja arvutada kõigi reaktsioonis osalejate tasakaalukontsentratsioonid.
Selliste probleemide lahendamiseks on vaja mõista, et mis tahes tasakaalukontsentratsioon originaal aineid saab leida, lahutades algkontsentratsioonist reageerinud aine kontsentratsiooni:
Tasakaal C = reageerinud aine algne C – C.
Tasakaalukontsentratsioon reaktsiooniprodukt võrdne tasakaalu ajal moodustunud toote kontsentratsiooniga:
C tasakaal = moodustunud produkti C.
Seega on tasakaalusüsteemi parameetrite arvutamisel väga oluline osata määrata, kui suur osa lähteainest tasakaaluseisundil reageeris ja kui suur osa reaktsiooniproduktist tekkis. Reageeritud ja moodustunud ainete koguse (või kontsentratsiooni) määramiseks tehakse reaktsioonivõrrandi abil stöhhiomeetrilised arvutused.
Näide 6.1 Lämmastiku ja vesiniku algkontsentratsioonid tasakaalusüsteemis N 2 + 3H 2 ⇆ 2 NH 3 on vastavalt 3 mol/l ja 4 mol/l. Keemilise tasakaalu saabumise ajaks jääb süsteemi alles 70% vesiniku algsest kogusest. Määrake selle reaktsiooni tasakaalukonstant.
Probleemi tingimustest järeldub, et tasakaalu saabumise ajaks on 30% vesinikust reageerinud (1. tüüpi probleem):
4 mol/l H2 – 100%
x mol/l H2 – 30%
x = 1,2 mol/l = C reageerida. (H2)
Nagu reaktsioonivõrrandist näha, oleks pidanud reaktsioonisse sisenema 3 korda vähem lämmastikku kui vesinikku, s.o. Proreakiga. (N2) = 1,2 mol/l: 3 = 0,4 mol/l. Ammoniaaki tekib 2 korda rohkem kui lämmastikku reageerides:
Piltidelt. (NH3) = 2 × 0,4 mol/l = 0,8 mol/l
Kõigi reaktsioonis osalejate tasakaalukontsentratsioonid on järgmised:
Võrdsetega (H 2) = C algus (H 2) - C reageerida. (H 2) = 4 mol/l – 1,2 mol/l = 2,8 mol/l;
Võrdsetega (N 2) = C algus (N 2) – C reageerida. (N 2) = 3 mol/l – 0,4 mol/l = 2,6 mol/l;
Võrdsetega (NH 3) = C kujutis. (NH3) = 0,8 mol/l.
Tasakaalukonstant = 
.
Näide 6.2 Arvutage vesiniku, joodi ja vesinikjodiidi tasakaalukontsentratsioonid süsteemis H 2 + I 2 ⇆ 2 HI, kui on teada, et H 2 ja I 2 algkontsentratsioonid on vastavalt 5 mol/l ja 3 mol/l, ja tasakaalukonstant on 1.
Tuleb märkida, et selle probleemi tingimustes (2. tüüpi probleem) ei ütle tingimus midagi reageerinud lähteainete ja tekkivate saaduste kontsentratsioonide kohta. Seetõttu võetakse selliste ülesannete lahendamisel mõne reageerinud aine kontsentratsiooniks tavaliselt x.
Laske x mol/l H 2 reageerida tasakaalu saabumise ajaks. Seejärel, nagu reaktsioonivõrrandist tuleneb, peaks x mol/l I 2 reageerima ja moodustuma 2x mol/l HI. Kõigi reaktsioonis osalejate tasakaalukontsentratsioonid on järgmised:
Võrdsetega (H 2) = C alg. (H 2) – C reaktsioon. (H2) = (5 – x) mol/l;
Võrdsetega (I 2) = C algus (I 2) – C reageerida. (I 2) = (3 – x) mol/l;
Võrdsetega (HI) = Piltidelt. (HI) = 2x mol/l.
4x 2 = 15–8x + x 2
3x 2 + 8x – 15 = 0
x 1 = –3,94 x 2 = 1,27
Ainult positiivsel juurel x = 1,27 on füüsiline tähendus.
Seetõttu on C võrdne. (H2) = (5 – x) mol/l = 5 – 1,27 = 3,73 mol/l;
Võrdsetega (I 2) = (3 – x) mol/l = 3 – 1,27 = 1,73 mol/l;
Võrdsetega (HI) = 2x mol/l = 2,1,27 = 2,54 mol/l.
Ülesanne nr 7
Tabel 7 – Ülesande nr 7 tingimused
Tabeli 7 jätk
Stöhhiomeetria- kvantitatiivsed seosed reageerivate ainete vahel.
Kui reaktiivid satuvad keemilisele vastasmõjule rangelt määratletud kogustes ja reaktsiooni tulemusena tekivad ained, mille kogust saab arvutada, siis nimetatakse selliseid reaktsioone nn. stöhhiomeetriline.
Stöhhiomeetria seadused:
Nimetatakse koefitsiente keemilistes võrrandites enne keemiliste ühendite valemeid stöhhiomeetriline.
Kõik arvutused keemiliste võrrandite abil põhinevad stöhhiomeetriliste koefitsientide kasutamisel ja on seotud aine koguste (moolide arvu) leidmisega.
Aine hulk reaktsioonivõrrandis (moolide arv) = koefitsient vastava molekuli ees.
N A=6,02 × 10 23 mol -1.
η - toote tegeliku massi suhe m p teoreetiliselt võimalikuks m t, väljendatuna ühiku murdosades või protsentides.
Kui reaktsioonisaaduste saagist pole tingimuses näidatud, siis arvutustes võetakse see võrdseks 100% (kvantitatiivne saagis).
Arvutusskeem keemiliste reaktsioonide võrrandite abil:
- Kirjutage keemilise reaktsiooni võrrand.
- Ainete keemiliste valemite kohale kirjutada teadaolevad ja tundmatud suurused koos mõõtühikutega.
- Tuntud ja tundmatute ainete keemiliste valemite alla kirjutage üles reaktsioonivõrrandist leitud nende koguste vastavad väärtused.
- Koostage ja lahendage proportsioon.
Näide. Arvutage 24 g magneesiumi täielikul põlemisel tekkinud magneesiumoksiidi mass ja kogus.
|
Arvestades: m(Mg) = 24 g Leia: ν (MgO) m (MgO) |
Lahendus: 1. Loome keemilise reaktsiooni võrrandi: 2Mg + O 2 = 2MgO. 2. Ainete valemite alla märgime stöhhiomeetrilistele koefitsientidele vastava aine koguse (moolide arvu): 2Mg + O2 = 2MgO 2 mutt 2 mutt 3. Määrake magneesiumi molaarmass: Magneesiumi suhteline aatommass Ar (Mg) = 24. Sest molaarmassi väärtus on võrdne suhtelise aatom- või molekulmassiga, siis M (Mg)= 24 g/mol. 4. Kasutades tingimuses määratud aine massi, arvutame aine koguse:
5. Magneesiumoksiidi keemilise valemi kohal MgO, mille mass on teadmata, määrame xsünnimärk, magneesiumi valemi kohal Mg kirjutame selle molaarmassi: 1 mutt xsünnimärk 2Mg + O2 = 2MgO 2 mutt 2 mutt
Vastavalt proportsioonide lahendamise reeglitele:
Magneesiumoksiidi kogus ν (MgO)= 1 mol. 7. Arvutage magneesiumoksiidi molaarmass: M (Mg)= 24 g/mol, M(O)= 16 g/mol. M (MgO)= 24 + 16 = 40 g/mol. Arvutame magneesiumoksiidi massi: m (MgO) = ν (MgO) × M (MgO) = 1 mol × 40 g/mol = 40 g. Vastus: ν (MgO) = 1 mol; m (MgO) = 40 g. |
Selle põlemisprotsessi korraldamise meetodi korral peaks liigne õhukoefitsient vastama stöhhiomeetrilisele lähedasele rikkalikele segudele. Sel juhul on leegi frondi ebapiisavalt suure levimiskiiruse ja süüteallikate sumbumise suure tõenäosusega, põlemise olulise tsüklilise ebaühtlase ja lõpuks ka süütetõrgete tõttu väga keeruline korraldada lahjade segude tõhusat põlemist. Seega võib seda suunda nimetada rikkalike gaasi-õhu segude üliaeglaseks põlemiseks.[...]
Liigne õhukoefitsient (a) mõjutab oluliselt põlemisprotsessi ja põlemisproduktide koostist. Ilmselgelt ei avalda see 1,0 juures praktiliselt mingit mõju suitsugaaside komponentide koostisele ja põhjustab ainult komponentide kontsentratsiooni vähenemist põlemisprotsessis kasutamata õhuga lahjendamise tõttu. [...]
Lähtudes dialküülklorotiofosfaadi tootmise reaktsiooni stöhhiomeetrilistest koefitsientidest ja kriteeriumi 2 optimaalsest lahendusest, kehtestame piirangu X3 = -0,26 (1,087 mol/mol).[...]
| 24.5 |
See annab polüfosfaadi tarbimise stöhhiomeetrilise koefitsiendi väärtuse 1/us,p = g P/g COD(NAs).[...]
Tabelis Tabelis 24.5 on näidatud stöhhiomeetrilised saagise koefitsiendid, mis on määratud puhaskultuuriga pidevas perioodilises reaktoris läbiviidud katsetes. Need väärtused on vaatamata erinevatele mikrobioloogilistele kasvutingimustele üsna hästi kooskõlas.[...]
Avaldisest (3.36) leiame stöhhiomeetrilise koefitsiendi “sat.p = 0,05 g P/g COD(NAs).[...]
[ ...]
Näitest 3.2 leiate äädikhappe eemaldamise võrrandi stöhhiomeetrilised koefitsiendid: 1 mol HAc (60 g HAc) vajab 0,9 mol 02 ja 0,9 32 = 29 g 02.[...]
| 3.12 |
Nendes valemites sisaldub esimene lähteaine kõigis stöhhiomeetrilistes võrrandites ja selle stöhhiomeetriline koefitsient neis on V/, = -1. Selle aine puhul on igas stöhhiomeetrilises võrrandis antud lu konversiooniastmed (kokku on K). Valemites (3.14) ja (3.15) eeldatakse, et i-s komponent, korrutis, mille puhul määratakse selektiivsus ja saagis, moodustub ainult 1. stöhhiomeetrilises võrrandis (siis E/ = x(). Komponentide kogused neid valemeid mõõdetakse moolides (tähistus LO, nagu keemiateadustes traditsiooniliselt aktsepteeritakse. [...]
Redoksvõrrandi koostamisel leitakse stöhhiomeetrilised koefitsiendid elemendi oksüdatsiooni põhjal enne ja pärast reaktsiooni. Elemendi oksüdeerumise ühendites määrab elektronide arv, mille aatom kulutab polaarsete ja ioonsete sidemete moodustumisele, oksüdatsioonimärgi aga siduvate elektronide paaride nihke suund. Näiteks naatriumiooni oksüdatsioon NaCl ühendis on +1 ja klooril -I.[...]
Mikrobioloogilise reaktsiooni stöhhiomeetriat on mugavam esitada stöhhiomeetrilise tasakaaluvõrrandi abil, mitte saagiskoefitsientide väärtuste tabelite kujul. Selline mikrobioloogilise raku komponentide koostise kirjeldamine eeldas empiirilise valemi kasutamist. Eksperimentaalselt pandi paika rakuaine C5H702N valem, mida kasutatakse sageli stöhhiomeetriliste võrrandite koostamisel.[...]
Tabelis 3.6 esitab asulareovee puhastamise aeroobse protsessi kineetiliste ja muude konstantide tüüpilised väärtused ning stöhhiomeetrilised koefitsiendid. Tuleb märkida, et üksikute konstantide vahel on teatav korrelatsioon, mistõttu on vaja kasutada ühest allikast pärit konstantide komplekti, mitte valida üksikuid konstante erinevatest allikatest. Tabelis 3.7 näitab sarnaseid seoseid.[...]
Meetod on standarditud osooniks muundatud teadaolevate joodikogustega, mis põhinevad stöhhiomeetrilisel koefitsiendil, mis on võrdne ühikuga (1 mool osooni vabastab 1 mooli joodi). Seda koefitsienti toetavad mitmete uuringute tulemused, mille põhjal tehti kindlaks osoonireaktsioonide stöhhiomeetria olefiinidega. Erineva koefitsiendiga oleks neid tulemusi raske seletada. Töös leiti aga, et määratud koefitsient on 1,5. See on kooskõlas andmetega, mille kohaselt saadakse pH 9 juures ühtsusega võrdne stöhhiomeetriline koefitsient ning happelises keskkonnas eraldub oluliselt rohkem joodi kui neutraalses ja aluselises.[...]
Katsed viidi läbi täiskoormusel ja väntvõlli püsikiirusel 1500 min1. Liigne õhu koefitsient kõikus vahemikus 0,8 [...]
Materiaalsed protsessid eluslooduses, biogeensete elementide tsüklid on seotud stöhhiomeetriliste koefitsientidega energiavoogudega, mis varieeruvad kõige erinevamate organismide piires vaid ühe suurusjärgu piires. Veelgi enam, tänu katalüüsi kõrgele efektiivsusele on uute ainete sünteesiks organismides energiakulu tunduvalt väiksem kui nende protsesside tehnilistel analoogidel.[...]
Mootori karakteristikute ja kahjulike heitmete mõõtmised kõigi põlemiskambrite jaoks viidi läbi suures vahemikus, muutes liigse õhu suhte stöhhiomeetrilisest väärtusest äärmiselt lahja seguni. Joonisel fig. 56 ja 57 näitavad põhitulemusi sõltuvalt a-st, mis on saadud pöörlemiskiirusel 2000 min ja täielikult avatud drosselklapiga. Süüte ajastusnurga väärtus valiti maksimaalse pöördemomendi saamise tingimusest.[...]
Fosfori eemaldamise bioloogiline protsess on keeruline, nii et loomulikult on meie kasutatav lähenemisviis oluliselt lihtsustatud. Tabelis Joonisel 8.1 on toodud stöhhiomeetriliste koefitsientide kogum, mis kirjeldab FAO osalusel toimuvaid protsesse. Tabel tundub keeruline, kuid lihtsustusi on selles juba tehtud.[...]
Ühes viimastest töödest leiti, et 1 mol N02 annab 0,72 g N07 iooni. Rahvusvahelise Standardiorganisatsiooni andmetel sõltub stöhhiomeetriline koefitsient Griessi tüüpi reaktiivide koostisest. Pakutakse välja kuus selle reagendi varianti, mis erinevad selle komponentide koostise poolest ja on näidatud, et igat tüüpi absorptsioonilahuste neeldumistõhusus on 90% ja stöhhiomeetriline koefitsient, võttes arvesse absorptsiooniefektiivsust, varieerub vahemikus 0,8 kuni 1. NEDA koguse vähendamine ja sulfaniilhappe asendamine sulfaniilamiidiga (valge streptotsiid) annab selle koefitsiendi suurema väärtuse. Töö autorid selgitavad seda HN02 kaoga, mis on tingitud NO tekkest kõrvalreaktsioonide käigus.[...]
Biokeemiliste reoveepuhastite projekteerimisel ja nende töö analüüsimisel kasutatakse tavaliselt järgmisi projekteerimisparameetreid: bioloogilise oksüdatsiooni kiirus, elektronaktseptorite stöhhiomeetrilised koefitsiendid, aktiivmuda biomassi kasvukiirus ja füüsikalised omadused. Bioreaktoris toimuvate bioloogiliste transformatsioonidega seotud keemiliste muutuste uurimine võimaldab saada üsna täielikku arusaama struktuuri toimimisest. Anaeroobsete süsteemide puhul, mis sisaldavad anaeroobseid filtreid, on selline teave vajalik, et tagada keskkonna optimaalne pH väärtus, mis on puhastusseadmete normaalse töö põhitegur. Mõnedes aeroobsetes süsteemides, näiteks sellistes, kus toimub nitrifikatsioon, on mikroobide optimaalse kasvu tagamiseks vajalik ka pH reguleerimine. 60ndate lõpus praktikas kasutusele võetud suletud puhastite puhul, mis kasutavad puhast hapnikku (hapnikupaak), on keemiliste vastastikmõjude uurimine muutunud vajalikuks mitte ainult pH reguleerimiseks, vaid ka gaasitorustiku seadmete tehniliste arvutuste jaoks. ...]
Katalüütilise muundumise kiiruskonstant k on üldjuhul antud temperatuuril funktsioon päri-, pöörd- ja kõrvalreaktsiooni kiiruskonstantidest, samuti algreagentide difusioonikoefitsientidest ja nende vastastikmõju produktidest. . Heterogeense katalüütilise protsessi kiiruse määravad, nagu eespool märgitud, selle üksikute etappide suhtelised kiirused ja seda piiravad neist aeglasemad. Selle tulemusena ei lange katalüütilise reaktsiooni järjekord peaaegu kunagi kokku reaktsiooni molekulaarsusega, mis vastab stöhhiomeetrilisele suhtele selle reaktsiooni võrrandis ning katalüütilise muundamise kiiruskonstandi arvutamise avaldised on spetsiifilised konkreetsetele etappidele ja tingimustele. selle rakendamisest. [...]
Neutraliseerimisreaktsiooni kontrollimiseks peate teadma, kui palju hapet või leelist tuleks lahusele lisada, et saada vajalik pH väärtus. Selle probleemi lahendamiseks saab kasutada stöhhiomeetriliste koefitsientide empiirilise hindamise meetodit, mis viiakse läbi tiitrimise abil.[...]
Põlemissaaduste tasakaaluline koostis kambris määratakse massimõju seadusega. Selle seaduse kohaselt on keemiliste reaktsioonide kiirus otseselt võrdeline algsete reaktiivide kontsentratsiooniga, millest igaüks on võrdne stöhhiomeetrilise koefitsiendiga, millega aine siseneb keemilise reaktsiooni võrrandisse. Kütuste koostise põhjal võib eeldada, et näiteks vedelate raketikütuste põlemissaadused kambris koosnevad CO2, H20, CO, N0, OH, Li2, H2, N. H, O, tahke raketikütus - alates A1203, N2, H2, HC1, CO, C02, H20 temperatuuril T = 1100...2200 K. [...]
Maagaasi kaheastmelise põletamise võimaluse põhjendamiseks viidi läbi eksperimentaalsed uuringud kohalike temperatuuride, lämmastikoksiidide ja põlevate ainete kontsentratsioonide jaotumise kohta põleti pikkuses, sõltuvalt põleti kaudu tarnitavast liigsest õhust. . Katsed viidi läbi maagaasi põletamisel PTVM-50 katla ahjus, mis oli varustatud VTI keerispõletiga ja gaasijugade perifeerse suunamisega pöörlevasse põikisuunasesse õhuvoolu. On kindlaks tehtud, et ag O.bb juures lõpeb kütuse läbipõlemisprotsess kaugusel 1ph/X>Out = 4,2 ja ag=1,10 - kaugusel bph10out = 3,6. See näitab pikenenud põlemisprotsessi tingimustes, mis erinevad oluliselt stöhhiomeetrilistest tingimustest.[...]
Protsessi parameetrite lihtsustatud maatriks aktiivmudaga ilma nitrifikatsioonita on esitatud tabelis. 4.2. Siin eeldatakse, et konversiooniprotsessi mõjutavad kolm peamist tegurit: bioloogiline kasv, lagunemine ja hüdrolüüs. Reaktsioonikiirused on näidatud paremas veerus ja tabelis esitatud koefitsiendid on stöhhiomeetrilised. Tabeliandmete abil saab ideaalses segamisreaktoris kirjutada näiteks kergesti laguneva orgaanilise aine Be kohta massibilansi võrrandi. Transpordiväljendid on iseenesestmõistetavad. Leiame kaks avaldist, mis kirjeldavad aine teisendusi, korrutades (antud juhul) “komponent” veergude stöhhiomeetrilised koefitsiendid vastavate reaktsioonikiirustega tabeli parempoolsest veerust. 4.2.[...]
Joonisel fig. Joonisel 50 on näidatud Shx sisalduse muutus põlemisproduktides (g/kWh) sõltuvalt segu koostisest ja süüteajast. Sest NOx teke sõltub suuresti gaasi temperatuurist, varajasel süttimisel NOx emissioon suureneb. 1 Yuxi moodustumise sõltuvus liigsest õhukoefitsiendist on keerulisem, kuna on kaks vastandlikku tegurit. 1Ох teke sõltub hapniku kontsentratsioonist põlemissegus ja temperatuurist. Segu kallutamine suurendab hapniku kontsentratsiooni, kuid vähendab maksimaalset põlemistemperatuuri. See toob kaasa asjaolu, et maksimaalne sisaldus saavutatakse stöhhiomeetrilistest segudest veidi viletsamate segudega töötamisel. Liigse õhukoefitsiendi samade väärtuste korral on efektiivne efektiivsus maksimaalne.[...]
Joonisel fig. Joonis 7.2 näitab metanooli kontsentratsiooni eksperimentaalset sõltuvust NO3-N kontsentratsioonist täieliku nihkega biofiltri väljalaskeava juures. Katsepunkte ühendavad jooned iseloomustavad aine jaotumist piki filtrit erinevatel Smc/Sn- suhetel Kõverate kalle vastab stöhhiomeetrilise koefitsiendi väärtusele: 3,1 kg CH3OH/kg NO -N [... ]
Reageerivate ainete kontsentratsioone tasakaalukonstandiga ühendav seos on massimõju seaduse matemaatiline väljend, mille saab sõnastada järgmiselt: antud pöörduva reaktsiooni korral keemilise tasakaalu seisundis tasakaalu korrutise suhe. reaktsioonisaaduste kontsentratsioonid lähteainete tasakaalukontsentratsioonide korrutistele antud temperatuuril on konstantne väärtus ja iga aine kontsentratsiooni tuleb tõsta tema stöhhiomeetrilise koefitsiendi astmeni.[...]
Nõukogude Liidus kasutatakse NO¡¡ määramiseks atmosfääris Poležajevi ja Girina meetodit. See meetod kasutab lämmastikdioksiidi sidumiseks 8% KJ lahust. Saadud lahuses määratakse nitritioonid Griess-Ilosvay reaktiivi abil. Kaaliumjodiidi lahus on oluliselt tõhusam NO2 absorbeerija kui leeliselahus. Oma mahu (ainult 6 ml) ja õhu läbilaskekiirusega (0,25 l/min) läbib poorse klaasplaadiga neeldumisseadet mitte rohkem kui 2% NO2. Võetud proovid on hästi säilinud (umbes kuu). KJ lahuse NOa neeldumise stöhhiomeetriline koefitsient on läbimurret arvesse võttes 0,75. Meie andmetel ei mõjuta see meetod NO NO:NOa kontsentratsioonisuhtel 3:1.[...]
Selle jäätmete kõrgtemperatuurse töötlemise praktikas laialdaselt kasutatava meetodi puuduseks on vajadus kasutada kalleid aluselisi reaktiive (NaOH ja Na2CO3). Seega on võimalik rahuldada paljude tööstusharude vajadusi, mis peavad neutraliseerima väikeses koguses vedelaid jäätmeid suure hulga keemiliste komponentide ja mis tahes sisaldusega kloororgaaniliste ühenditega. Kloori sisaldavate lahustite põletamisse tuleks aga suhtuda ettevaatusega, kuna teatud tingimustes (1 > 1200°C, liigse õhu suhe > 1,5) võivad heitgaasid sisaldada fosgeeni, väga mürgist süsinikkloriidi või süsihappekloriidi ( COC12). Selle aine eluohtlik kontsentratsioon on 450 mg 1 m3 õhu kohta.[...]
Vähelahustuvate mineraalide või nende koosluste leostumise või keemilise murenemise protsesse iseloomustab uute tahkete faaside teke; nende ja lahustunud komponentide vahelist tasakaalu analüüsitakse termodünaamiliste faasidiagrammide abil. Põhimõttelised raskused tekivad siin tavaliselt seoses protsesside kineetika kirjeldamise vajadusega, ilma milleta pole nende käsitlemine sageli õigustatud. Vastavad kineetilised mudelid nõuavad keemiliste vastastikmõjude kajastamist eksplitsiitsel kujul – läbi reageerivate ainete osakontsentratsioonide cx, võttes arvesse konkreetsete reaktsioonide stöhhiomeetrilisi koefitsiente V..
Iga reaktsiooniaine kohta on olemas järgmised ainekogused:
i-nda aine algkogus (aine kogus enne reaktsiooni algust);
i-nda aine lõplik kogus (aine kogus reaktsiooni lõpus);
Reageeritud (lähteainete puhul) või moodustunud aine kogus (reaktsiooniproduktide puhul).
Kuna aine kogus ei saa olla negatiivne, siis lähteainete puhul
Alates >.
Reaktsiooniproduktide puhul > seega .
Stöhhiomeetrilised suhted on seosed reageerivate ainete või reaktsioonisaaduste koguste, masside või ruumalade (gaaside puhul) vahel, mis arvutatakse reaktsioonivõrrandi alusel. Reaktsioonivõrrandite abil tehtud arvutused põhinevad stöhhiomeetria põhiseadusel: reageerivate või moodustunud ainete koguste suhe (moolides) võrdub reaktsioonivõrrandis olevate vastavate koefitsientide suhtega (stöhhiomeetrilised koefitsiendid).
Aluminotermilise reaktsiooni jaoks, mida kirjeldatakse võrrandiga:
3Fe3O4 + 8Al = 4Al2O3 + 9Fe,
reageerinud ainete ja reaktsioonisaaduste kogused on omavahel seotud
Arvutusteks on mugavam kasutada selle seaduse teist sõnastust: reaktsiooni tulemusena reageerinud või moodustunud aine koguse ja selle stöhhiomeetrilise koefitsiendi suhe on antud reaktsiooni jaoks konstant.
Üldiselt vormi reaktsiooni jaoks
aA + bB = cC + dD,
kus väikesed tähed tähistavad koefitsiente ja suured tähed keemilisi aineid, on reaktiivide kogused seotud suhtega:
Selle suhte mis tahes kaks liiget, mis on seotud võrdsusega, moodustavad keemilise reaktsiooni osa: näiteks
Kui reaktsiooni jaoks on teada moodustunud või reageerinud aine mass, saab selle koguse leida valemiga
ja seejärel saab keemilise reaktsiooni osakaalu kasutades leida ülejäänud ainete reaktsioonid. Ainet, mille massi või koguse järgi leitakse teiste reaktsioonis osalejate massid, kogused või mahud, nimetatakse mõnikord tugiaineks.
Kui on antud mitme reaktiivi massid, siis ülejäänud ainete massid arvutatakse defitsiidis oleva aine põhjal, st reaktsioonis täielikult ära kulunud aine põhjal. Ainete koguseid, mis vastavad täpselt reaktsioonivõrrandile ilma liigse või puudujäägita, nimetatakse stöhhiomeetrilisteks suurusteks.
Seega on stöhhiomeetriliste arvutustega seotud probleemide puhul põhitegevuseks reaktsiooni tulemusena sisenenud või tekkinud tugiaine leidmine ja selle koguse arvutamine.
Üksikute tahkete ainete koguse arvutamine
kus on üksiku tahke aine A kogus;
Üksiku tahke aine A mass, g;
Aine A molaarmass, g/mol.
Loodusliku mineraali või tahkete ainete segu koguse arvutamine
Olgu toodud looduslik mineraalne püriit, mille põhikomponendiks on FeS 2. Lisaks sellele sisaldab püriit lisandeid. Põhikomponendi või lisandite sisaldus on näidatud massiprotsentides, näiteks .
Kui põhikomponendi sisu on teada, siis
Kui lisandite sisaldus on teada, siis
kus on üksiku FeS 2 aine kogus, mol;
Püriidi mineraali mass, g.
Samamoodi arvutatakse komponendi kogus tahkete ainete segus, kui on teada selle sisaldus massiosades.
Aine koguse arvutamine puhtas vedelikus
Kui mass on teada, on arvutus sarnane üksiku tahke aine arvutusega.
Kui vedeliku maht on teada, siis
1. Leidke selle vedelikumahu mass:
m f = V f · s f,
kus mf on vedeliku mass g;
Vf - vedeliku maht, ml;
cf - vedeliku tihedus, g/ml.
2. Leidke vedeliku moolide arv:
See meetod sobib aine mis tahes agregatsiooniseisundi jaoks.
Määrake aine H 2 O kogus 200 ml vees.
Lahendus: kui temperatuuri pole määratud, siis eeldatakse, et vee tihedus on 1 g/ml, siis:
Lahusaine koguse arvutamine, kui selle kontsentratsioon on teada
Kui on teada lahustunud aine massiosa, lahuse tihedus ja ruumala, siis
m lahus = V lahendus c lahus,
kus m lahus on lahuse mass, g;
V lahus - lahuse maht, ml;
c lahus – lahuse tihedus, g/ml.
kus on lahustunud aine mass, g;
Lahustunud aine massiosa, väljendatud %.
Määrake lämmastikhappe kogus 500 ml 10% happelahuses tihedusega 1,0543 g/ml.
Määrake lahuse mass
m lahus = V lahus s lahus = 500 1,0543 = 527,150 g.
Määrake puhta HNO 3 mass
Määrake HNO 3 moolide arv
Kui on teada lahustunud aine ja aine molaarne kontsentratsioon ning lahuse maht, siis
kus on lahuse maht, l;
I-nda aine molaarne kontsentratsioon lahuses, mol/l.
Üksiku gaasilise aine koguse arvutamine
Kui on antud gaasilise aine mass, arvutatakse see valemi (1) abil.
Kui on antud normaaltingimustes mõõdetud maht, siis valemi (2) järgi, kui gaasilise aine ruumala mõõdetakse mis tahes muudel tingimustel, siis valemi (3) järgi on valemid toodud lk 6-7.
