هنگام ایجاد معادلات برای واکنش های ردوکس، دو قانون مهم زیر باید رعایت شود:
قانون 1: در هر معادله یونی، بقای بارها باید رعایت شود. این بدان معناست که مجموع تمام بارهای سمت چپ معادله (سمت چپ) باید با مجموع تمام بارهای سمت راست معادله (سمت راست) برابر باشد. این قانون برای هر معادله یونی، هم برای واکنش های کامل و هم برای نیمه واکنش ها اعمال می شود.
از چپ به راست شارژ می شود
قانون 2: تعداد الکترون های از دست رفته در نیمه واکنش اکسیداتیو باید برابر با تعداد الکترون های به دست آمده در نیمه واکنش کاهشی باشد. به عنوان مثال، در اولین مثال ارائه شده در ابتدای این بخش (واکنش بین آهن و یون های مس هیدراته)، تعداد الکترون های از دست رفته در نیمه واکنش اکسیداتیو دو است:
بنابراین، تعداد الکترون های به دست آمده در نیمه واکنش کاهشی نیز باید برابر با دو باشد:
برای ساختن معادله یک واکنش ردوکس کامل از معادلات دو نیمه واکنش، می توان از روش زیر استفاده کرد:
1. معادلات هر یک از دو نیمه واکنش به طور جداگانه متعادل می شوند، با تعداد مناسب الکترون به سمت چپ یا راست هر معادله اضافه می شود تا قانون 1 در بالا برآورده شود.
2. معادلات هر دو نیمه واکنش در برابر یکدیگر متعادل می شوند، به طوری که تعداد الکترون های از دست رفته در یک واکنش برابر با تعداد الکترون های به دست آمده در نیمه واکنش دیگر می شود، طبق قانون 2.
3. معادلات هر دو نیمه واکنش جمع می شوند تا معادله کامل واکنش ردوکس به دست آید. به عنوان مثال، با جمع کردن معادلات دو نیمه واکنش بالا و حذف از سمت چپ و راست معادله حاصل
تعداد مساوی الکترون را می یابیم
بیایید معادلات نیم‌واکنش‌های زیر را متعادل کنیم و معادله‌ای برای واکنش ردوکس اکسیداسیون محلول آبی هر نمک آهنی به نمک آهن با استفاده از محلول اسیدی پتاسیم ایجاد کنیم.
مرحله 1. ابتدا معادله هر یک از دو نیمه واکنش را به طور جداگانه متعادل می کنیم. برای معادله (5) داریم
برای متعادل کردن هر دو طرف این معادله، باید پنج الکترون به سمت چپ اضافه کنید یا همان تعداد الکترون را از سمت راست کم کنید. بعد از این می گیریم
این به ما امکان می دهد معادله متعادل زیر را بنویسیم:
از آنجایی که باید الکترون‌ها به سمت چپ معادله اضافه می‌شد، یک نیمه واکنش کاهشی را توصیف می‌کند.
برای معادله (6) می توانیم بنویسیم
برای متعادل کردن این معادله، می توانید یک الکترون به سمت راست اضافه کنید. سپس
یکی از مهمترین مفاهیم شیمیایی که محاسبات استوکیومتری بر آن استوار است مقدار شیمیایی یک ماده. مقدار ماده X با n(X) نشان داده می شود. واحد اندازه گیری مقدار یک ماده است خال.
مول مقدار ماده ای است که حاوی 6.02 10 23 مولکول، اتم، یون یا سایر واحدهای ساختاری تشکیل دهنده ماده است.
جرم یک مول از ماده X نامیده می شود جرم مولی M(X) این ماده. با دانستن جرم m(X) ماده X و جرم مولی آن، می‌توان مقدار این ماده را با استفاده از فرمول محاسبه کرد:
شماره 6.02 10 23 نامیده می شود شماره آووگادرو(Na)؛ بعد آن مول – 1.
با ضرب عدد آووگادرو N a در مقدار ماده n(X)، می‌توان تعداد واحدهای ساختاری را محاسبه کرد، به عنوان مثال، مولکول‌های N(X) یک ماده X:
N(X) = N a · n(X) .
در قیاس با مفهوم جرم مولی، مفهوم حجم مولی معرفی شد: حجم مولی V m (X) برخی از ماده X حجم یک مول از این ماده است. با دانستن حجم ماده V(X) و حجم مولی آن می توان مقدار شیمیایی ماده را محاسبه کرد:
در شیمی، ما اغلب باید با حجم مولی گازها سر و کار داشته باشیم. طبق قانون آووگادرو، حجم مساوی از هر گازی که در یک دما و فشار یکسان گرفته می شود، دارای تعداد یکسانی مولکول است. در شرایط مساوی، 1 مول از هر گاز همان حجم را اشغال می کند. در شرایط عادی (هنجار) - دما 0 درجه سانتی گراد و فشار 1 اتمسفر (101325 Pa) - این حجم 22.4 لیتر است. بنابراین، در شماره ولت متر (گاز) = 22.4 لیتر در مول. به ویژه باید تاکید کرد که از مقدار حجم مولی 22.4 لیتر بر مول استفاده می شود فقط برای گازها
دانستن جرم مولی مواد و عدد آووگادرو به شما امکان می دهد جرم یک مولکول هر ماده را بر حسب گرم بیان کنید. در زیر مثالی از محاسبه جرم یک مولکول هیدروژن آورده شده است.
1 مول گاز هیدروژن حاوی 6.02·1023 مولکول H 2 و جرم آن 2 گرم است (از آنجایی که M(H 2) = 2 g/mol است). از این رو،
6.02·10 23 مولکول H 2 دارای جرم 2 گرم هستند.
1 مولکول H 2 دارای جرم x g است. x = 3.32·10 -24 گرم.
مفهوم "مول" به طور گسترده ای برای انجام محاسبات در معادلات واکنش شیمیایی استفاده می شود، زیرا ضرایب استوکیومتری در معادله واکنش نشان می دهد که مواد در چه نسبت مولی با یکدیگر واکنش می دهند و در نتیجه واکنش تشکیل می شوند.
به عنوان مثال، معادله واکنش 4 NH 3 + 3 O 2 → 2 N 2 + 6 H 2 O حاوی اطلاعات زیر است: 4 مول آمونیاک بدون اضافی یا کمبود با 3 مول اکسیژن واکنش می دهد و در نتیجه 2 مول تشکیل می شود. نیتروژن و 6 مول آب.
مثال 4.1جرم رسوب تشکیل شده در اثر متقابل محلول های حاوی 70.2 گرم کلسیم دی هیدروژن فسفات و 68 گرم هیدروکسید کلسیم را محاسبه کنید. چه ماده ای بیش از حد باقی می ماند؟ جرم آن چقدر است؟
3 Ca(H 2 PO 4) 2 + 12 KOH ® Ca 3 (PO 4) 2 ¯ + 4 K 3 PO 4 + 12 H 2 O
از معادله واکنش می توان دریافت که 3 مول Ca(H 2 PO 4) 2 با 12 مول KOH واکنش می دهد. بیایید مقادیر واکنش دهنده هایی را که با توجه به شرایط مسئله داده شده است محاسبه کنیم:
n(Ca(H2PO4)2) = m(Ca(H2PO4)2) / M(Ca(H2PO4)2) = 70.2 گرم: 234 g/mol = 0.3 mol ;
n(KOH) = m(KOH) / M(KOH) = 68 گرم: 56 گرم در مول = 1.215 مول.
برای 3 mol Ca(H 2 PO 4) 2 12 mol KOH مورد نیاز است
برای 0.3 مول کلسیم (H 2 PO 4) 2 x mol KOH مورد نیاز است
x = 1.2 مول - این مقدار KOH مورد نیاز است تا واکنش بدون اضافه یا کمبود انجام شود. و با توجه به مشکل 1.215 مول KOH وجود دارد. بنابراین، KOH بیش از حد است. مقدار KOH باقی مانده پس از واکنش:
n(KOH) = 1.215 مول - 1.2 مول = 0.015 مول؛
جرم آن m(KOH) = n(KOH) × M(KOH) = 0.015 مول × 56 گرم بر مول = 0.84 گرم.
محاسبه محصول واکنش حاصل (رسوب Ca 3 (PO 4) 2) باید با استفاده از ماده ای که کمبود دارد (در این مورد Ca(H 2 PO 4) 2) انجام شود، زیرا این ماده کاملاً واکنش نشان می دهد. . از معادله واکنش مشخص است که تعداد مول های Ca 3 (PO 4) 2 تشکیل شده 3 برابر کمتر از تعداد مول های Ca(H 2 PO 4) 2 است:
n(Ca 3 (PO 4) 2) = 0.3 mol: 3 = 0.1 mol.
بنابراین، 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.
وظیفه شماره 5
الف) مقادیر شیمیایی مواد واکنش دهنده ارائه شده در جدول 5 را محاسبه کنید (حجم مواد گازی در شرایط عادی آورده شده است).
ب) ضرایب را در طرح واکنش داده شده ترتیب دهید و با استفاده از معادله واکنش تعیین کنید که کدام یک از مواد مازاد و کدام یک کم است.
ج) مقدار شیمیایی محصول واکنش نشان داده شده در جدول 5 را بیابید.
د) جرم یا حجم را محاسبه کنید (جدول 5 را ببینید) محصول واکنش.
جدول 5 - شرایط تکلیف شماره 5
| گزینه شماره | مواد واکنش دهنده | طرح واکنش | محاسبه |
| m(Fe)=11.2 g; V(Cl 2) = 5.376 لیتر | Fe+Cl2® FeCl3 | m (FeCl 3) | |
| m(Al)=5.4 گرم; m(H2SO4) = 39.2 گرم | Al+H 2 SO 4 ® Al 2 (SO 4) 3 + H 2 | V(H2) | |
| V(CO) = 20 لیتر; m(O 2) = 20 گرم | CO+O 2 ® CO 2 | V(CO2) | |
| m(AgNO 3) = 3.4 گرم. m(Na 2 S) = 1.56 گرم | AgNO 3 + Na 2 S® Ag 2 S + NaNO 3 | m(Ag2S) | |
| m(Na 2 CO 3) = 53 g; m(HCl)=29.2 گرم | Na 2 CO 3 + HCl® NaCl + CO 2 + H 2 O | V(CO2) | |
| m(Al 2 (SO 4) 3) = 34.2 گرم؛ m (BaCl 2) = 52 g | Al 2 (SO 4) 3 + BaCl 2 ®AlCl 3 + BaSO 4 | m(BaSO 4) | |
| m(KI)=3.32 گرم; V(Cl 2) = 448 میلی لیتر | KI + Cl 2 ® KCl + I 2 | m (I 2) | |
| m(CaCl 2) = 22.2 گرم؛ m(AgNO 3) = 59.5 گرم | CaCl 2 + AgNO 3 ® AgCl + Ca(NO 3) 2 | m(AgCl) | |
| m(H2)=0.48 گرم؛ V(O 2) = 2.8 لیتر | H 2 + O 2 ® H 2 O | m(H2O) | |
| m(Ba(OH) 2)=3.42g. V(HCl)=784ml | Ba(OH) 2 + HCl ® BaCl 2 + H 2 O | m(BaCl2) |
ادامه جدول 5
| گزینه شماره | مواد واکنش دهنده | طرح واکنش | محاسبه |
| m(H 3 PO 4) = 9.8 گرم. m(NaOH) = 12.2 گرم | H 3 PO 4 + NaOH ® Na 3 PO 4 + H 2 O | m(Na 3 PO 4) | |
| m(H2SO4) = 9.8 گرم؛ m(KOH)=11.76 گرم | H 2 SO 4 + KOH ® K 2 SO 4 + H 2 O | m(K 2 SO 4) | |
| V(Cl 2) = 2.24 لیتر؛ m(KOH)=10.64 گرم | Cl 2 + KOH ® KClO + KCl + H 2 O | m(KClO) | |
| m((NH 4) 2 SO 4) = 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(NH 3) = 6.8 گرم؛ V(O 2)=7.84 لیتر | NH 3 + O 2 ® N 2 + H 2 O | V(N 2) | |
| V(H 2 S) = 11.2 لیتر; m(O 2) = 8.32 گرم | H 2 S + O 2 ® S + H 2 O | ام‌اس) | |
| m(MnO 2) = 8.7 گرم؛ m(HCl)=14.2 گرم | MnO 2 + HCl ® MnCl 2 + Cl 2 + H 2 O | V(Cl2) | |
| m(Al)=5.4 گرم; V(Cl 2)=6.048 لیتر | Al+Cl2® AlCl3 | m(AlCl 3) | |
| m(Al)=10.8 گرم; m(HCl)=36.5 گرم | Al + HCl ® AlCl 3 + H 2 | V(H2) | |
| m (P) = 15.5 گرم; V(O 2) = 14.1 لیتر | P+O 2 ® P 2 O 5 | m(P 2 O 5) | |
| m(AgNO 3) = 8.5 گرم؛ m(K2CO3) = 4.14 گرم | AgNO 3 + K 2 CO 3 ®Ag 2 CO 3 + KNO 3 | m (Ag 2 CO 3) | |
| m(K 2 CO 3 ) = 69 گرم . m(HNO 3) = 50.4 گرم | K 2 CO 3 + HNO 3 ®KNO 3 + CO 2 + H 2 O | V(CO2) | |
| m(AlCl 3) = 2.67 گرم. m(AgNO 3) = 8.5 گرم | AlCl 3 + AgNO 3 ® AgCl + Al(NO 3) 3 | m(AgCl) | |
| m(KBr)=2.38 گرم; V(Cl 2) = 448 میلی لیتر | KBr+Cl2® KCl+Br2 | m (Br 2) | |
| m(CaBr 2) = 40 گرم. m(AgNO 3) = 59.5 گرم | CaBr 2 + AgNO 3 ® AgBr + Ca(NO 3) 2 | m(AgBr) | |
| m(H2)=1.44 گرم؛ V(O 2) = 8.4 لیتر | H 2 + O 2 ® H 2 O | m(H2O) | |
| m(Ba(OH) 2) = 6.84 گرم؛ V(HI) = 1.568 لیتر | Ba(OH) 2 + HI ® BaI 2 + H 2 O | m(BaI 2) | |
| m(H 3 PO 4) = 9.8 گرم. m(KOH)=17.08 گرم | H 3 PO 4 + KOH ® K 3 PO 4 + H 2 O | m(K 3 PO 4) | |
| m(H2SO4) = 49 گرم؛ m(NaOH) = 45 گرم | H 2 SO 4 + NaOH ® Na 2 SO 4 + H 2 O | m(Na2SO4) | |
| V(Cl 2) = 2.24 لیتر؛ m(KOH)=8.4 گرم | Cl 2 + KOH ® KClO 3 + KCl + H 2 O | m(KClO3) | |
| m(NH 4 Cl) = 43 گرم. m(Ca(OH) 2) = 37 گرم | NH 4 Cl + Ca(OH) 2 ®CaCl 2 + NH 3 + H 2 O | V (NH 3) | |
| V(NH 3) = 8.96 لیتر؛ m(O 2) = 14.4 گرم | NH 3 + O 2 ® NO + H 2 O | V(NO) | |
| V(H 2 S) = 17.92 لیتر; m(O 2) = 40 گرم | H 2 S + O 2 ® SO 2 + H 2 O | V(SO2) | |
| m(MnO 2) = 8.7 گرم؛ m(HBr)=30.8 گرم | MnO 2 + HBr ® MnBr 2 + Br 2 + H 2 O | m (MnBr 2) | |
| m(Ca)=10g; m(H2O)=8.1 گرم | Ca+H 2 O ® Ca(OH) 2 + H 2 | V(H2) |
تمرکز راه حل ها
به عنوان بخشی از دوره شیمی عمومی، دانش آموزان 2 روش برای بیان غلظت محلول ها - کسر جرمی و غلظت مولی را یاد می گیرند.
کسر جرمی املاح X به عنوان نسبت جرم این ماده به جرم محلول محاسبه می شود:
,
که در آن ω(X) کسر جرمی ماده محلول X است.
m (X) - جرم ماده محلول X.
متر محلول - جرم محلول.
کسر جرمی یک ماده، که با استفاده از فرمول فوق محاسبه می شود، یک کمیت بدون بعد است که در کسری از یک واحد بیان می شود (0)< ω(X) < 1).
کسر جرمی را می توان نه تنها در کسری از یک واحد، بلکه به صورت درصد نیز بیان کرد. در این مورد، فرمول محاسبه به نظر می رسد:
کسر جرمی که به صورت درصد بیان می شود اغلب نامیده می شود درصد غلظت . بدیهی است که درصد غلظت املاح 0٪ است< ω(X) < 100%.
درصد غلظت نشان می دهد که در 100 قسمت جرمی یک محلول چند قسمت در جرم یک حل شونده وجود دارد. اگر گرم را به عنوان واحد جرم انتخاب کنیم، این تعریف را نیز می توان به صورت زیر نوشت: درصد غلظت نشان می دهد که در 100 گرم محلول چند گرم املاح وجود دارد.
واضح است که به عنوان مثال، یک محلول 30٪ مربوط به کسر جرمی ماده محلول برابر با 0.3 است.
روش دیگر برای بیان محتوای املاح یک محلول، غلظت مولی (مولاریته) است.
غلظت مولی یک ماده یا مولاریته یک محلول، نشان می دهد که چند مول از یک ماده محلول در 1 لیتر (1 dm3) محلول وجود دارد.
که در آن C(X) غلظت مولی ماده محلول X (mol/l) است.
n(X) – مقدار شیمیایی ماده محلول X (مول)؛
محلول V – حجم محلول (l).
مثال 5.1غلظت مولی H 3 PO 4 در محلول را در صورتی محاسبه کنید که کسر جرمی H 3 PO 4 60 درصد و چگالی محلول 1.43 گرم در میلی لیتر است.
با تعریف غلظت درصد
100 گرم محلول حاوی 60 گرم اسید فسفریک است.
n(H3PO4) = m(H3PO4): M(H3PO4) = 60 g: 98 g/mol = 0.612 mol;
محلول V = m محلول: محلول ρ = 100 گرم: 1.43 g/cm 3 = 69.93 cm 3 = 0.0699 l;
C(H3PO4) = n(H3PO4): محلول V = 0.612 mol: 0.0699 l = 8.755 mol/l.
مثال 5.2محلول 0.5 مولار H 2 SO 4 وجود دارد. کسر جرمی اسید سولفوریک در این محلول چقدر است؟ چگالی محلول را برابر 1 گرم در میلی لیتر در نظر بگیرید.
با تعریف غلظت مولی
1 لیتر محلول حاوی 0.5 مول H 2 SO 4 است
(مدخل "محلول 0.5 M" به این معنی است که C(H 2 SO 4) = 0.5 مول در لیتر).
m محلول = محلول V × محلول ρ = 1000 میلی لیتر × 1 گرم در میلی لیتر = 1000 گرم.
m(H 2 SO 4 ) = n (H 2 SO 4 ) × M ( H 2 SO 4 ) = 0.5 مول × 98 گرم / مول = 49 گرم .
ω(H2SO4) = m(H2SO4): m محلول = 49 گرم: 1000 گرم = 0.049 (4.9%).
مثال 5.3چه حجم هایی از آب و محلول 96% H 2 SO 4 با چگالی 1.84 g/ml باید گرفته شود تا 2 لیتر محلول 60 % H 2 SO 4 با چگالی 1.5 g/ml تهیه شود.
هنگام حل مشکلات تهیه محلول رقیق از محلول غلیظ، باید در نظر گرفت که محلول اصلی (غلیظ)، آب و محلول حاصل (رقیق شده) دارای چگالی متفاوت هستند. در این مورد، باید در نظر داشت که V محلول اصلی + V آب ≠ V محلول حاصل،
زیرا در هنگام اختلاط محلول غلیظ و آب، تغییر (افزایش یا کاهش) در حجم کل سیستم رخ می دهد.
حل چنین مسائلی باید با یافتن پارامترهای محلول رقیق (یعنی محلولی که باید آماده شود): جرم آن، جرم ماده محلول و در صورت لزوم مقدار ماده محلول شروع شود.
M محلول 60% = V 60% محلول ∙ ρ محلول 60% = 2000 میلی لیتر × 1.5 گرم در میلی لیتر = 3000 گرم.
m(H 2 SO 4 ) در محلول 60 % = m 60 % محلول w (H 2 SO 4 ) در محلول 60 % = 3000 گرم 0.6 = 1800 گرم .
جرم اسید سولفوریک خالص در محلول تهیه شده باید برابر با جرم اسید سولفوریک در آن قسمت از محلول 96% باشد که برای تهیه محلول رقیق باید گرفته شود. بدین ترتیب،
m(H2SO4) در محلول 60% = m(H2SO4) در محلول 96% = 1800 گرم.
m محلول 96% = m (H 2 SO 4 ) در محلول 96 % : w(H 2 SO 4 ) در محلول 96 % = 1800 گرم : 0.96 = 1875 گرم .
m (H 2 O) = m 40% محلول – m 96% محلول = 3000 g – 1875 g = 1125 g.
V 96% محلول = m محلول 96%: ρ محلول 96% = 1875 گرم: 1.84 g/ml = 1019 ml » 1.02 لیتر.
V آب = m آب: ρ آب = 1125 گرم: 1 گرم در میلی لیتر = 1125 میلی لیتر = 1.125 لیتر.
مثال 5.4 100 میلی لیتر از محلول 0.1 مولار CuCl 2 و 150 میلی لیتر از محلول 0.2 مولار Cu(NO 3) 2 را مخلوط کنید. غلظت مولی یون های Cu 2+، Cl- و NO 3 - را در محلول حاصل محاسبه کنید.
هنگام حل یک مشکل مشابه مخلوط کردن محلول های رقیق، مهم است که بدانیم محلول های رقیق تقریباً چگالی مشابهی دارند، تقریباً برابر با چگالی آب. هنگامی که آنها مخلوط می شوند، حجم کل سیستم عملا تغییر نمی کند: V 1 محلول رقیق + V 2 محلول رقیق شده +..." V از محلول حاصل.
در راه حل اول:
n(CuCl2) = C(CuCl2) V محلول CuCl 2 = 0.1 mol/l × 0.1 L = 0.01 mol.
CuCl 2 – الکترولیت قوی: CuCl 2 ® Cu 2+ + 2Cl – ;
بنابراین n(Cu 2+) = n(CuCl 2) = 0.01 mol; n(Cl –) = 2 × 0.01 = 0.02 مول.
در راه حل دوم:
n(Cu(NO 3) 2) = C(Cu(NO 3) 2) × V محلول Cu(NO 3) 2 = 0.2 mol/l × 0.15 L = 0.03 mol;
Cu(NO 3) 2 – الکترولیت قوی: CuCl 2 ® Cu 2+ + 2NO 3 –;
بنابراین n(Cu 2+) = n(Cu(NO 3) 2) = 0.03 mol; n (NO 3 -) = 2×0.03 = 0.06 مول.
پس از مخلوط کردن محلول ها:
n (Cu 2+) کل. = 0.01 مول + 0.03 مول = 0.04 مول؛
کل V » محلول V CuCl 2 + V محلول Cu(NO 3) 2 = 0.1 L + 0.15 L = 0.25 l;
C(Cu 2+) = n(Cu 2+): V کل. = 0.04 مول: 0.25 لیتر = 0.16 مول در لیتر.
C(Cl –) = n(Cl –): Vtot. = 0.02 مول: 0.25 لیتر = 0.08 مول در لیتر.
C(NO 3 –) = n(NO 3 –): Vtot. = 0.06 مول: 0.25 L = 0.24 mol/l.
مثال 5.5 684 میلی گرم سولفات آلومینیوم و 1 میلی لیتر محلول اسید سولفوریک 9.8 درصد با چگالی 1.1 گرم در میلی لیتر به فلاسک اضافه شد. مخلوط حاصل در آب حل شد. حجم محلول با آب به 500 میلی لیتر رسید. غلظت مولی یونهای H +, Al 3 + SO 4 2– را در محلول حاصل محاسبه کنید.
بیایید مقادیر مواد محلول را محاسبه کنیم:
n(Al 2 (SO 4) 3) = m (Al 2 (SO 4) 3) : M(Al 2 (SO 4) 3) = 0.684 g: 342 g mol = 0.002 mol;
Al 2 (SO 4) 3 – الکترولیت قوی: Al 2 (SO 4) 3 ® 2Al 3+ + 3SO 4 2– ;
بنابراین n(Al 3+)=2×0.002 mol=0.004 mol; n(SO 4 2–)=3×0.002 mol=0.006 mol.
m محلول H 2 SO 4 = V محلول H 2 SO 4 × ρ محلول H 2 SO 4 = 1 میلی لیتر × 1.1 گرم / میلی لیتر = 1.1 گرم .
m(H 2 SO 4 ) = m محلول H 2 SO 4 × w (H 2 SO 4 ) = 1.1 گرم 0.098 = 0.1078 گرم.
n(H2SO4) = m(H2SO4): M(H2SO4) = 0.1078 g: 98 g/mol = 0.0011 mol;
H 2 SO 4 یک الکترولیت قوی است: H 2 SO 4 ® 2H + + SO 4 2– .
بنابراین، n (SO 4 2-) = n (H 2 SO 4) = 0.0011 مول. n(H+) = 2 × 0.0011 = 0.0022 مول.
با توجه به شرایط مسئله، حجم محلول حاصل 500 میلی لیتر (0.5 لیتر) می باشد.
n (SO 4 2-) کل. = 0.006 مول + 0.0011 مول = 0.0071 مول.
C(Al 3+) = n(Al 3+): محلول V = 0.004 mol: 0.5 l = 0.008 mol/l;
C(H +) = n(H +): V محلول = 0.0022 mol: 0.5 L = 0.0044 mol/l;
С(SO 4 2–) = n (SO 4 2–) کل. : محلول V = 0.0071 mol: 0.5 l = 0.0142 mol/l.
مثال 5.6برای تهیه 3 لیتر محلول 10 درصد سولفات آهن (II) چه جرمی سولفات آهن (FeSO 4 · 7H 2 O) و چه حجمی از آب باید مصرف شود. چگالی محلول را 1.1 گرم در میلی لیتر در نظر بگیرید.
جرم محلولی که باید تهیه شود عبارت است از:
m محلول = V محلول ∙ ρ محلول = 3000 میلی لیتر ∙ 1.1 گرم در میلی لیتر = 3300 گرم.
جرم سولفات آهن خالص (II) در این محلول عبارت است از:
m(FeSO4) = m محلول × w(FeSO4) = 3300 گرم × 0.1 = 330 گرم.
همان جرم FeSO 4 بی آب باید در مقدار هیدرات کریستالی که باید برای تهیه محلول مصرف شود، وجود داشته باشد. از مقایسه توده های مولی M(FeSO 4 7H 2 O) = 278 گرم بر مول و M(FeSO 4) = 152 گرم بر مول،
نسبت را می گیریم:
278 گرم FeSO 4 · 7H 2 O حاوی 152 گرم FeSO 4 است.
x گرم FeSO 4 · 7H 2 O حاوی 330 گرم FeSO 4 .
x = (278·330): 152 = 603.6 گرم.
m آب = m محلول – m سولفات آهن = 3300 گرم – 603.6 گرم = 2696.4 گرم.
زیرا چگالی آب 1 گرم در میلی لیتر است، سپس حجم آبی که باید برای تهیه محلول مصرف شود برابر است با: V آب = m آب: ρ آب = 2696.4 گرم: 1 گرم در میلی لیتر = 2696.4 میلی لیتر.
مثال 5.7چه جرمی از نمک گلابر (Na 2 SO 4 · 10H 2 O ) را باید در 500 میلی لیتر محلول سولفات سدیم 10 درصد (چگالی محلول 1.1 گرم در میلی لیتر) حل کرد تا محلول Na 2 SO 4 15 درصد بدست آید؟
اجازه دهید x گرم نمک گلابر Na 2 SO 4 10H 2 O مورد نیاز باشد سپس جرم محلول حاصل برابر است با:
m 15% محلول = m محلول اصلی (10%) + m نمک گلابر = 550 + x (g);
متر محلول اصلی (10%) = V 10% محلول × ρ 10% محلول = 500 میلی لیتر × 1.1 گرم در میلی لیتر = 550 گرم.
m(Na 2 SO 4) در محلول اصلی (10%) = m 10% محلول a · w (Na 2 SO 4) = 550 g · 0.1 = 55 g.
اجازه دهید از طریق x جرم Na 2 SO 4 خالص موجود در x گرم Na 2 SO 4 10H 2 O را بیان کنیم.
M(Na 2 SO 4 · 10H 2 O) = 322 گرم بر مول؛ M(Na 2 SO 4) = 142 گرم بر مول؛ از این رو:
322 گرم Na 2 SO 4 · 10H 2 O حاوی 142 گرم Na 2 SO 4 بی آب است.
x گرم Na 2 SO 4 · 10H 2 O حاوی میلی گرم Na 2 SO 4 بی آب است.
m(Na 2 SO 4) = 142 x: 322 = 0.441 x x.
مجموع جرم سولفات سدیم در محلول حاصل برابر با:
m (Na 2 SO 4) در محلول 15% = 55 + 0.441 x x (g).
در راه حل به دست آمده: 
= 0,15
، از آنجا x = 94.5 گرم.
وظیفه شماره 6
جدول 6 - شرایط تکلیف شماره 6
| گزینه شماره | متن شرط |
| 5 گرم Na 2 SO 4 × 10H 2 O در آب حل شد و حجم محلول حاصل با آب به 500 میلی لیتر رسید. کسر جرمی Na 2 SO 4 در این محلول (ρ = 1 g/ml) و غلظت مولی یون های Na + و SO 4 2– را محاسبه کنید. | |
| محلول ها مخلوط شدند: 100 میلی لیتر 0.05 مولار Cr 2 (SO 4) 3 و 100 میلی لیتر Na 2 SO 4 0.02 مولار. غلظت مولی یون های Cr 3+، Na + و SO 4 2- را در محلول به دست آمده محاسبه کنید. | |
| برای تهیه 2 لیتر محلول 30 درصد با چگالی 1.2 گرم در میلی لیتر، چه حجمی از آب و محلول 98 درصد (با چگالی 1.84 گرم در میلی لیتر) اسید سولفوریک مصرف شود؟ | |
| 50 گرم Na 2 CO 3 × 10H 2 O در 400 میلی لیتر آب حل شد. غلظت مولی یون های Na + و CO 3 2– و کسر جرمی Na 2 CO 3 در محلول حاصل چقدر است (ρ = 1.1 گرم در میلی لیتر)؟ | |
| محلول ها مخلوط شدند: 150 میلی لیتر از 0.05 M Al 2 (SO 4) 3 و 100 میلی لیتر از 0.01 M NiSO 4. غلظت مولی یون های Al 3+، Ni 2+، SO 4 2- را در محلول به دست آمده محاسبه کنید. | |
| برای تهیه 500 میلی لیتر محلول 4 مولار (چگالی 1.1 گرم در میلی لیتر) به چه حجمی آب و محلول 60 درصد (با چگالی 1.4 گرم در میلی لیتر) اسید نیتریک نیاز است؟ | |
| چه جرمی از سولفات مس (CuSO 4 × 5H 2 O) برای تهیه 500 میلی لیتر محلول 5 درصد سولفات مس با چگالی 1.05 گرم در میلی لیتر مورد نیاز است؟ | |
| 1 میلی لیتر از محلول 36 درصد (ρ = 1.2 گرم در میلی لیتر) HCl و 10 میلی لیتر از محلول 0.5 مولار ZnCl2 به فلاسک اضافه شد. حجم محلول به دست آمده با آب به 50 میلی لیتر رسید. غلظت مولی یون های H + , Zn 2 + , Cl – در محلول حاصل چقدر است؟ | |
| کسر جرمی Cr 2 (SO 4) 3 در محلول چقدر است (ρ » 1 g/ml)، اگر مشخص شود که غلظت مولی یون های سولفات در این محلول 0.06 mol/l است؟ | |
| چه حجمی از آب و محلول 10 مولار (ρ=1.45 g/ml) هیدروکسید سدیم برای تهیه 2 لیتر محلول NaOH 10% (ρ=1.1 g/ml) لازم است؟ | |
| چند گرم سولفات آهن FeSO 4 × 7H 2 O را می توان با تبخیر آب از 10 لیتر محلول 10 درصد سولفات آهن (II) (چگالی محلول 1.2 گرم در میلی لیتر) بدست آورد؟ | |
| محلول ها مخلوط شدند: 100 میلی لیتر Cr 2 0.1 مولار (SO 4) 3 و 50 میلی لیتر CuSO 4 0.2 مولار. غلظت مولی یون های Cr 3+، Cu 2+، SO 4 2- را در محلول به دست آمده محاسبه کنید. |
ادامه جدول 6
| گزینه شماره | متن شرط |
| برای تهیه 1 متر مکعب از محلول 5 درصد H 3 PO 4 که چگالی آن 05/1 گرم در میلی لیتر است به چه حجمی آب و محلول 40 درصد اسید فسفریک با چگالی 1.35 گرم در میلی لیتر نیاز است؟ | |
| 16.1 گرم Na 2 SO 4 × 10H 2 O در آب حل شد و حجم محلول حاصل با آب به 250 میلی لیتر رسید. کسر جرمی و غلظت مولی Na 2 SO 4 در محلول حاصل را محاسبه کنید (چگالی محلول را 1 گرم در میلی لیتر فرض کنید). | |
| محلول ها مخلوط شدند: 150 میلی لیتر از 0.05 M Fe 2 (SO 4) 3 و 100 میلی لیتر MgSO 4 0.1 M. غلظت مولی یون های Fe 3+، Mg 2+، SO 4 2– را در محلول به دست آمده محاسبه کنید. | |
| برای تهیه 500 میلی لیتر از محلول 10 درصد که چگالی آن 05/1 گرم در میلی لیتر است، چه حجمی از آب و اسید کلریدریک 36 درصد (چگالی 2/1 گرم در میلی لیتر) لازم است؟ | |
| 20 گرم Al 2 (SO 4) 3 × 18H 2 O در 200 میلی لیتر آب حل شد، کسر جرمی ماده محلول در محلول حاصل که چگالی آن 1.1 گرم در میلی لیتر است چقدر است؟ غلظت مولی یون های Al 3+ و SO 4 2- را در این محلول محاسبه کنید. | |
| محلول ها مخلوط شدند: 100 میلی لیتر 0.05 M Al 2 (SO 4) 3 و 150 ml 0.01 M Fe 2 (SO 4) 3. غلظت مولی یونهای Fe 3+، Al 3+ و SO 4 2– را در محلول حاصل محاسبه کنید. | |
| برای تهیه 0.5 لیتر سرکه که کسر جرمی اسید در آن 7 درصد است، چه حجمی از آب و محلول اسید استیک 80 درصد (با چگالی 1.07 گرم در میلی لیتر) مورد نیاز است؟ غلظت سرکه سفره را برابر با 1 گرم در میلی لیتر در نظر بگیرید. | |
| چه جرمی از سولفات آهن (FeSO 4 × 7H 2 O) برای تهیه 100 میلی لیتر محلول 3 درصد سولفات آهن مورد نیاز است؟ چگالی محلول 1 گرم در میلی لیتر است. | |
| 2 میلی لیتر از محلول 36% HCl (چگالی 1.2 گرم بر سانتی متر 3) و 20 میلی لیتر از محلول CuCl 2 0.3 مولار به فلاسک اضافه شد. حجم محلول به دست آمده با آب به 200 میلی لیتر رسید. غلظت مولی یون های H+، Cu 2+ و Cl – را در محلول به دست آمده محاسبه کنید. | |
| درصد غلظت Al 2 (SO 4) 3 در محلولی که غلظت مولی یون های سولفات در آن 0.6 mol/l است چقدر است. چگالی محلول 1.05 گرم در میلی لیتر است. | |
| برای تهیه 500 میلی لیتر محلول KOH 10 درصد با چگالی 1.1 گرم در میلی لیتر، به چه حجمی از آب و محلول 10 مولار KOH (چگالی محلول 1.4 گرم در میلی لیتر) نیاز است؟ | |
| با تبخیر آب از 15 لیتر محلول سولفات مس 8 درصد که چگالی آن 1/1 گرم در میلی لیتر است، چند گرم سولفات مس CuSO 4 × 5H 2 O می توان به دست آورد؟ | |
| محلول ها مخلوط شدند: 200 میلی لیتر Fe 2 0.025 مولار (SO 4) 3 و 50 میلی لیتر FeCl3 0.05 مولار. غلظت مولی یون های Fe 3+، Cl –، SO 4 2– را در محلول به دست آمده محاسبه کنید. | |
| برای تهیه 0.25 متر مکعب از محلول 10 درصد H 3 PO 4 (چگالی 1.1 گرم در میلی لیتر) به چه حجمی آب و محلول 70 درصدی H 3 PO 4 (چگالی 1.6 گرم در میلی لیتر) نیاز است؟ | |
| 6 گرم Al 2 (SO 4) 3 × 18H 2 O در 100 میلی لیتر آب حل شد. کسر جرمی Al 2 (SO 4) 3 و غلظت مولی یون های Al 3+ و SO 4 2- را در محلول حاصل که چگالی آن 1 گرم در میلی لیتر است. | |
| محلول ها مخلوط شدند: 50 میلی لیتر از 0.1 M Cr 2 (SO 4) 3 و 200 میلی لیتر از 0.02 M Cr (NO 3) 3. غلظت مولی یون های Cr 3+، NO 3 –، SO 4 2- را در محلول به دست آمده محاسبه کنید. | |
| برای تهیه 1 لیتر محلول 8 درصد با چگالی 1.05 گرم در میلی لیتر به چه حجمی از محلول اسید پرکلریک 50 درصد (چگالی 1.4 گرم در میلی لیتر) و آب نیاز است؟ | |
| چند گرم نمک گلوبر Na 2 SO 4 × 10H 2 O باید در 200 میلی لیتر آب حل شود تا محلول 5 درصد سولفات سدیم به دست آید؟ | |
| 1 میلی لیتر محلول 80% H 2 SO 4 (چگالی محلول 1.7 گرم در میلی لیتر) و 5000 میلی گرم Cr 2 (SO 4) 3 به فلاسک اضافه شد. مخلوط در آب حل شد. حجم محلول به 250 میلی لیتر رسید. غلظت مولی یون های H +، Cr 3+ و SO 4 2– را در محلول به دست آمده محاسبه کنید. |
ادامه جدول 6
تعادل شیمیایی
تمام واکنش های شیمیایی را می توان به 2 گروه تقسیم کرد: واکنش های برگشت ناپذیر، به عنوان مثال. ادامه تا زمانی که حداقل یکی از مواد واکنش دهنده به طور کامل مصرف شود، و واکنش های برگشت پذیر، که در آن هیچ یک از مواد واکنش دهنده به طور کامل مصرف نمی شود. این به این دلیل است که یک واکنش برگشت پذیر می تواند در هر دو جهت رو به جلو و معکوس رخ دهد. یک مثال کلاسیک از یک واکنش برگشت پذیر، سنتز آمونیاک از نیتروژن و هیدروژن است:
N 2 + 3 H 2 ⇆ 2 NH 3 .
در لحظه شروع واکنش، غلظت مواد اولیه در سیستم حداکثر است. در این لحظه سرعت واکنش رو به جلو نیز حداکثر است. در لحظه شروع واکنش، هنوز هیچ محصول واکنشی در سیستم وجود ندارد (در این مثال، آمونیاک)، بنابراین، سرعت واکنش معکوس صفر است. با برهمکنش مواد اولیه با یکدیگر، غلظت آنها کاهش می یابد، بنابراین سرعت واکنش مستقیم کاهش می یابد. غلظت محصول واکنش به تدریج افزایش می یابد، بنابراین سرعت واکنش معکوس نیز افزایش می یابد. پس از مدتی، سرعت واکنش رو به جلو با سرعت واکنش معکوس برابر می شود. این حالت سیستم نامیده می شود حالت تعادل شیمیایی. غلظت مواد در یک سیستم در حالت تعادل شیمیایی نامیده می شود غلظت های تعادلی. یک مشخصه کمی یک سیستم در حالت تعادل شیمیایی است ثابت تعادل.
برای هر واکنش برگشت پذیر A + b B + ... ⇆ p P + q Q + ... بیان ثابت تعادل شیمیایی (K) به صورت کسری نوشته می شود که عدد آن حاوی غلظت تعادلی محصولات واکنش است. و مخرج حاوی غلظت تعادلی مواد اولیه است، علاوه بر این، غلظت هر ماده باید به توانی برابر با ضریب استوکیومتری در معادله واکنش افزایش یابد.
به عنوان مثال، برای واکنش N 2 + 3 H 2 ⇆ 2 NH 3.
باید در نظر داشت که بیان ثابت تعادل شامل غلظت تعادل فقط مواد گازی یا مواد در حالت محلول است. . غلظت جامد ثابت فرض می شود و در بیان ثابت تعادل لحاظ نمی شود.
CO 2 (گاز) + C (جامد) ⇆ 2CO (گاز)
CH 3 COOH (محلول) ⇆ CH 3 COO - (محلول) + H + (محلول)
Ba 3 (PO 4) 2 (جامد) ⇆ 3 Ba 2+ (محلول اشباع) + 2 PO 4 3– (محلول اشباع) K=C 3 (Ba 2+) C 2 (PO 4 3–)
دو نوع مهم از مشکلات مربوط به محاسبه پارامترهای یک سیستم تعادلی وجود دارد:
1) غلظت اولیه مواد اولیه مشخص است. از شرایط مسئله می توان غلظت موادی را یافت که در زمان وقوع تعادل واکنش نشان داده اند (یا تشکیل شده اند). مشکل مستلزم محاسبه غلظت تعادل همه مواد و مقدار عددی ثابت تعادل است.
2) غلظت اولیه مواد اولیه و ثابت تعادل مشخص است. این شرایط حاوی داده‌ای در مورد غلظت مواد واکنش‌دهنده یا تشکیل‌شده نیست. محاسبه غلظت تعادل همه شرکت کنندگان در واکنش مورد نیاز است.
برای حل چنین مسائلی، لازم است درک کنیم که غلظت تعادل هر یک اصلی مواد را می توان با کم کردن غلظت ماده واکنش داده شده از غلظت اولیه پیدا کرد:
تعادل C = C – C اولیه ماده واکنش داده شده.
غلظت تعادلی محصول واکنش برابر با غلظت محصول تشکیل شده در زمان تعادل:
C تعادل = C محصول تشکیل شده.
بنابراین، برای محاسبه پارامترهای یک سیستم تعادلی، بسیار مهم است که بتوانیم تعیین کنیم که چه مقدار از ماده اولیه در زمان تعادل واکنش نشان داده و چه مقدار از محصول واکنش تشکیل شده است. برای تعیین مقدار (یا غلظت) مواد واکنش داده شده و تشکیل شده، محاسبات استوکیومتری با استفاده از معادله واکنش انجام می شود.
مثال 6.1غلظت اولیه نیتروژن و هیدروژن در سیستم تعادلی N 2 + 3H 2 ⇆ 2 NH 3 به ترتیب 3 مول در لیتر و 4 مول در لیتر است. تا زمانی که تعادل شیمیایی رخ می دهد، 70 درصد از مقدار اولیه هیدروژن در سیستم باقی می ماند. ثابت تعادل را برای این واکنش تعیین کنید.
از شرایط مسئله چنین استنباط می شود که تا زمان تعادل، 30 درصد هیدروژن واکنش نشان داده است (مسئله نوع 1):
4 مول در لیتر H2 - 100٪
x mol/l H 2 - 30٪
x = 1.2 mol/l = واکنش C. (H2)
همانطور که از معادله واکنش مشخص است، باید 3 برابر کمتر از هیدروژن نیتروژن وارد واکنش شده باشد، یعنی. با proreak. (N 2) = 1.2 mol/l: 3 = 0.4 mol/l. آمونیاک 2 برابر بیشتر از واکنش نیتروژن تشکیل می شود:
از تصاویر. (NH 3) = 2 × 0.4 mol/l = 0.8 mol/l
غلظت تعادل همه شرکت کنندگان در واکنش به شرح زیر خواهد بود:
با مساوی (H 2) = C شروع (H 2) - C واکنش نشان می دهد. (H2) = 4 mol/l – 1.2 mol/l = 2.8 mol/l.
با مساوی (N 2) = شروع C (N 2) - C واکنش نشان می دهد. (N 2) = 3 mol/l – 0.4 mol/l = 2.6 mol/l;
با مساوی (NH 3) = تصویر C. (NH 3) = 0.8 مول در لیتر.
ثابت تعادل = 
.
مثال 6.2غلظت تعادل هیدروژن، ید و یدید هیدروژن را در سیستم H 2 + I 2 ⇆ 2 HI محاسبه کنید، اگر مشخص باشد که غلظت اولیه H 2 و I 2 به ترتیب 5 mol / L و 3 mol / L است. و ثابت تعادل 1 است.
لازم به ذکر است که در شرایط این مشکل (مسئله نوع 2) شرط چیزی در مورد غلظت مواد اولیه واکنش داده شده و محصولات حاصل نمی گوید. بنابراین، هنگام حل چنین مسائلی، غلظت برخی از مواد واکنش داده شده معمولاً x در نظر گرفته می شود.
اجازه دهید x mol/l H 2 تا زمانی که تعادل رخ می دهد واکنش نشان دهد. سپس مطابق معادله واکنش، x mol/l I 2 باید واکنش نشان داده و 2x mol/l HI باید تشکیل شود. غلظت تعادل همه شرکت کنندگان در واکنش به شرح زیر خواهد بود:
با مساوی (ح 2) = ج بگ. (H 2) - C واکنش نشان می دهد. (H 2) = (5 – x) mol/l;
با مساوی (I 2) = C شروع (I 2) - C واکنش نشان می دهد. (I 2) = (3 – x) mol/l;
با مساوی (HI) = از تصاویر. (HI) = 2x mol/l.
4x 2 = 15 - 8x + x 2
3x 2 + 8x - 15 = 0
x 1 = -3.94 x 2 = 1.27
فقط ریشه مثبت x = 1.27 معنای فیزیکی دارد.
بنابراین، C برابر است. (H 2) = (5 – x) mol/l = 5 – 1.27 = 3.73 mol/l;
با مساوی (I 2) = (3 – x) mol/l = 3 – 1.27 = 1.73 mol/l;
با مساوی (HI) = 2x mol/l = 2·1.27 = 2.54 mol/l.
وظیفه شماره 7
جدول 7 - شرایط تکلیف شماره 7
ادامه جدول 7
استوکیومتری- روابط کمی بین مواد واکنش دهنده.
اگر معرفها در مقادیر کاملاً مشخص وارد یک برهمکنش شیمیایی شوند و در نتیجه واکنش موادی تشکیل شود که می توان مقدار آن را محاسبه کرد، چنین واکنش هایی نامیده می شود. استوکیومتری.
قوانین استوکیومتری:
ضرایب موجود در معادلات شیمیایی قبل از فرمول ترکیبات شیمیایی نامیده می شود استوکیومتری.
تمام محاسبات با استفاده از معادلات شیمیایی بر اساس استفاده از ضرایب استوکیومتری است و با یافتن مقادیر یک ماده (تعداد مول) همراه است.
مقدار ماده در معادله واکنش (تعداد مول) = ضریب مقابل مولکول مربوطه.
N A=6.02×10 23 مول -1.
η - نسبت جرم واقعی محصول m pبه یک امکان تئوری متر t که در کسری از واحد یا به صورت درصد بیان می شود.
اگر بازده محصولات واکنش در شرایط مشخص نشده باشد، در محاسبات برابر با 100٪ (بازده کمی) در نظر گرفته می شود.
طرح محاسبه با استفاده از معادلات واکنش شیمیایی:
- معادله یک واکنش شیمیایی را بنویسید.
- در بالای فرمول شیمیایی مواد، مقادیر شناخته شده و ناشناخته را با واحد اندازه گیری بنویسید.
- در فرمول شیمیایی مواد با معلوم و مجهول، مقادیر متناظر این مقادیر را که از معادله واکنش یافت می شود، یادداشت کنید.
- نسبت را بنویسید و حل کنید.
مثال.جرم و مقدار اکسید منیزیم تشکیل شده در طی احتراق کامل 24 گرم منیزیم را محاسبه کنید.
|
داده شده: متر(Mg) = 24 گرم پیدا کردن: ν (MgO) متر (MgO) |
راه حل: 1. بیایید یک معادله برای یک واکنش شیمیایی ایجاد کنیم: 2Mg + O 2 = 2MgO. 2. در فرمول مواد مقدار ماده (تعداد مول) را نشان می دهیم که با ضرایب استوکیومتری مطابقت دارد: 2Mg + O2 = 2MgO 2 مول 2 مول 3. جرم مولی منیزیم را تعیین کنید: جرم اتمی نسبی منیزیم Ar (Mg) = 24. زیرا پس مقدار جرم مولی برابر با جرم اتمی یا مولکولی نسبی است M (Mg)= 24 گرم در مول. 4. با استفاده از جرم ماده مشخص شده در شرط، مقدار ماده را محاسبه می کنیم:
5. بالاتر از فرمول شیمیایی اکسید منیزیم MgO، که جرم آن ناشناخته است، تنظیم کردیم ایکسخال، بالاتر از فرمول منیزیم Mgجرم مولی آن را می نویسیم: 1 خال ایکسخال 2Mg + O2 = 2MgO 2 مول 2 مول
طبق قوانین حل نسبت ها:
مقدار اکسید منیزیم ν (MgO)= 1 مول. 7. جرم مولی اکسید منیزیم را محاسبه کنید: M (Mg)= 24 گرم در مول، M(O)= 16 گرم در مول. M(MgO)= 24 + 16 = 40 گرم در مول. جرم اکسید منیزیم را محاسبه می کنیم: m (MgO) = ν (MgO) × M (MgO) = 1 مول × 40 گرم بر مول = 40 گرم. پاسخ: ν (MgO) = 1 mol; m (MgO) = 40 گرم. |
ضریب هوای اضافی با این روش سازماندهی فرآیند احتراق باید با مخلوط های غنی نزدیک به استوکیومتری مطابقت داشته باشد. در این حالت، سازماندهی احتراق کارآمد مخلوط های بدون چربی به دلیل سرعت ناکافی انتشار جلوی شعله با احتمال زیاد تضعیف منابع احتراق، ناهمواری چرخه ای قابل توجه احتراق و در نهایت، آتش سوزی بسیار دشوار خواهد بود. بنابراین، این جهت را می توان احتراق بسیار آهسته مخلوط های غنی گاز و هوا نامید.[...]
ضریب هوای اضافی (a) به طور قابل توجهی بر فرآیند احتراق و ترکیب اجزای محصولات احتراق تأثیر می گذارد. بدیهی است که در 1.0) عملاً تأثیری بر ترکیب اجزای گازهای دودکش ندارد و تنها به کاهش غلظت اجزا به دلیل رقیق شدن با هوای استفاده نشده در فرآیند احتراق منجر می شود.[...]
بر اساس ضرایب استوکیومتری واکنش برای تولید دی آلکیل کلروتیوفسفات و محلول بهینه برای معیار 2، محدودیت X3 = 0.26 (1.087 mol/mol) را اعمال می کنیم.[...]
| 24.5 |
این مقدار ضریب استوکیومتری برای مصرف پلی فسفات 1/us,p = g P/g COD(NAs) را نشان می دهد.[...]
روی میز جدول 24.5 ضرایب بازده استوکیومتری تعیین شده در آزمایشات انجام شده در راکتورهای دسته ای پیوسته با کشت خالص را نشان می دهد. با وجود شرایط مختلف رشد میکروبیولوژیکی، این مقادیر مطابقت نسبتاً خوبی دارند.[...]
از عبارت (3.36) ما ضریب استوکیومتری "sat.p = 0.05 g P/g COD(NAs) را پیدا می کنیم.[...]
[ ...]
از مثال 3.2، می توانید ضرایب استوکیومتری معادله حذف اسید استیک را بیابید: 1 مول HAc (60 گرم HAc) به 0.9 mol 02 و 0.9 32 = 29 g 02 نیاز دارد.[...]
| 3.12 |
در این فرمول ها اولین ماده اولیه در تمامی معادلات استوکیومتری گنجانده شده و ضریب استوکیومتری آن در آنها V/, = -1 است. برای این ماده، درجات تبدیل lu در هر معادله استوکیومتری آورده شده است (در کل K وجود دارد). در معادلات (3.14) و (3.15)، فرض می شود که جزء ith، محصولی که گزینش پذیری و بازده برای آن تعیین می شود، تنها در معادله استوکیومتری 1 (سپس E/ = x() تشکیل شده است. این فرمول ها بر حسب مول اندازه گیری می شوند (نام LO، همانطور که به طور سنتی در علوم شیمی پذیرفته شده است.[...]
هنگام ترسیم معادلات ردوکس، ضرایب استوکیومتری بر اساس اکسیداسیون عنصر قبل و بعد از واکنش یافت می شود. اکسیداسیون یک عنصر در ترکیبات با تعداد الکترون هایی که اتم برای تشکیل پیوندهای قطبی و یونی صرف می کند و علامت اکسیداسیون با جهت جابجایی جفت الکترون های پیوندی تعیین می شود. به عنوان مثال، اکسیداسیون یون سدیم در ترکیب NaCl +1 و کلر -I است.[...]
نشان دادن استوکیومتری یک واکنش میکروبیولوژیکی با استفاده از معادله تعادل استوکیومتری به جای جداول مقادیر ضریب عملکرد راحت‌تر است. چنین توصیفی از ترکیب اجزای یک سلول میکروبیولوژیکی مستلزم استفاده از یک فرمول تجربی است. فرمول ماده سلولی C5H702N به طور تجربی ایجاد شد که اغلب در تهیه معادلات استوکیومتری استفاده می شود.[...]
روی میز 3.6 مقادیر معمولی سینتیک و سایر ثابت ها و همچنین ضرایب استوکیومتری را برای فرآیند هوازی تصفیه فاضلاب شهری ارائه می دهد. لازم به ذکر است که بین ثابت های منفرد همبستگی خاصی وجود دارد، بنابراین لازم است به جای انتخاب ثابت های منفرد از منابع مختلف، از مجموعه ای از ثابت ها از یک منبع استفاده شود. روی میز 3.7 همبستگی های مشابهی را نشان می دهد.[...]
این روش با مقادیر شناخته شده ید، تبدیل به ازن، بر اساس ضریب استوکیومتری برابر با واحد استاندارد شده است (1 مول ازن، 1 مول ید آزاد می کند). این ضریب توسط نتایج تعدادی از مطالعات پشتیبانی می شود که بر اساس آنها استوکیومتری واکنش های ازن با الفین ها ایجاد شد. با یک ضریب متفاوت، توضیح این نتایج دشوار خواهد بود. با این حال، کار نشان داد که ضریب مشخص شده 1.5 است. این با داده هایی مطابقت دارد که بر اساس آن ضریب استوکیومتری برابر با واحد در pH 9 به دست می آید و در یک محیط اسیدی به طور قابل توجهی ید بیشتری نسبت به محیط های خنثی و قلیایی آزاد می شود.[...]
آزمایش ها در بار کامل و سرعت ثابت میل لنگ 1500 دقیقه انجام شد. ضریب هوای اضافی در محدوده 0.8 [...]
فرآیندهای مادی در طبیعت زنده، چرخه‌های عناصر بیوژنیک با جریان‌های انرژی با ضرایب استوکیومتری مرتبط هستند که در متنوع‌ترین موجودات تنها در یک مرتبه بزرگی متفاوت است. علاوه بر این، به دلیل راندمان بالای کاتالیز، مصرف انرژی برای سنتز مواد جدید در موجودات بسیار کمتر از آنالوگ های فنی این فرآیندها است.[...]
اندازه‌گیری ویژگی‌های موتور و انتشارات مضر برای همه محفظه‌های احتراق در طیف گسترده‌ای از تغییرات در نسبت هوای اضافی از مقدار استوکیومتری تا یک مخلوط بسیار کم چربی انجام شد. در شکل 56 و 57 نتایج اصلی را بسته به a نشان می دهد که با سرعت چرخش 2000 دقیقه و دریچه گاز کاملا باز به دست آمده است. مقدار زاویه زمان اشتعال از شرط به دست آوردن حداکثر گشتاور انتخاب شد.[...]
فرآیند بیولوژیکی حذف فسفر پیچیده است، بنابراین البته رویکردی که ما استفاده می کنیم بسیار ساده شده است. روی میز شکل 8.1 مجموعه ای از ضرایب استوکیومتری را نشان می دهد که فرآیندهایی را که با مشارکت فائو اتفاق می افتد را توصیف می کند. جدول پیچیده به نظر می رسد، اما در حال حاضر ساده سازی هایی در آن انجام شده است.[...]
در یکی از آخرین کارها، پذیرفته شد که 1 مول N02 0.72 گرم یون N07 می دهد. طبق داده های ارائه شده توسط سازمان بین المللی استاندارد، ضریب استوکیومتری به ترکیب معرف های نوع گریس بستگی دارد. شش نوع از این معرف پیشنهاد شده است که در ترکیب اجزای آن متفاوت است و نشان داده شده است که راندمان جذب برای انواع محلول های جذبی 90٪ است و ضریب استوکیومتری با در نظر گرفتن راندمان جذب از 0.8 تا متغیر است. 1. کاهش مقدار NEDA و جایگزینی اسید سولفانیلیک با سولفانیل آمید (استرپتوسید سفید) مقدار بیشتری از این ضریب را می دهد. نویسندگان کار این را با از دست دادن HN02 به دلیل تشکیل NO در طی واکنش های جانبی توضیح می دهند.[...]
هنگام طراحی تأسیسات تصفیه فاضلاب بیوشیمیایی و تجزیه و تحلیل عملکرد آنها، معمولاً از پارامترهای طراحی زیر استفاده می شود: نرخ اکسیداسیون بیولوژیکی، ضرایب استوکیومتری برای گیرنده های الکترون، سرعت رشد و خواص فیزیکی زیست توده لجن فعال. مطالعه تغییرات شیمیایی در ارتباط با تحولات بیولوژیکی که در یک بیوراکتور رخ می دهد، به دست آوردن درک نسبتاً کاملی از عملکرد ساختار را ممکن می سازد. برای سیستم های بی هوازی که شامل فیلترهای بی هوازی می شود، چنین اطلاعاتی برای اطمینان از PH بهینه محیط، که عامل اصلی در عملکرد عادی تاسیسات تصفیه است، مورد نیاز است. در برخی از سیستم‌های هوازی، مانند سیستم‌هایی که نیتریفیکاسیون در آنها اتفاق می‌افتد، کنترل pH نیز برای اطمینان از نرخ رشد میکروبی بهینه ضروری است. برای تصفیه خانه های بسته که در اواخر دهه 60 وارد عمل شدند و از اکسیژن خالص (مخزن اکسیژن) استفاده می کنند، مطالعه برهمکنش های شیمیایی نه تنها برای تنظیم pH، بلکه برای محاسبه مهندسی تجهیزات خط لوله گاز نیز ضروری شده است. ...]
ثابت سرعت تبدیل کاتالیزوری k در حالت کلی، در دمای معین، تابعی از ثابت‌های سرعت واکنش‌های رو به جلو، معکوس و جانبی، و همچنین ضرایب انتشار معرف‌های اولیه و محصولات برهمکنش آنها است. . سرعت یک فرآیند کاتالیزوری ناهمگن، همانطور که در بالا ذکر شد، توسط نرخ های نسبی مراحل جداگانه آن تعیین می شود و توسط کندترین آنها محدود می شود. در نتیجه، ترتیب واکنش کاتالیزوری تقریباً هرگز با مولکولی بودن واکنش مطابق با نسبت استوکیومتری در معادله این واکنش منطبق نیست و عباراتی برای محاسبه ثابت سرعت تبدیل کاتالیزوری مختص مراحل و شرایط خاص است. اجرای آن. [...]
برای کنترل واکنش خنثی سازی باید بدانید چه مقدار اسید یا قلیایی باید به محلول اضافه شود تا مقدار pH مورد نیاز به دست آید. برای حل این مشکل می توان از روش تخمین تجربی ضرایب استوکیومتری استفاده کرد که با استفاده از تیتراسیون انجام می شود.[...]
ترکیب تعادلی محصولات احتراق در محفظه توسط قانون عمل جرم تعیین می شود. بر اساس این قانون، سرعت واکنش های شیمیایی با غلظت معرف های اولیه که هر یک به درجه ای برابر با ضریب استوکیومتری که ماده وارد معادله واکنش شیمیایی می شود، نسبت مستقیم دارد. بر اساس ترکیب سوخت‌ها، می‌توان فرض کرد که محصولات احتراق، به عنوان مثال، سوخت‌های موشک مایع در محفظه شامل CO2، H20، CO، N0، OH، Li2، H2، N. H، O، برای سوخت جامد موشک - از A1203، N2، H2، HC1، CO، C02، H20 در T = 1100...2200 K. [...]
برای اثبات امکان استفاده از احتراق دو مرحله ای گاز طبیعی، مطالعات تجربی بر روی توزیع دمای محلی، غلظت اکسیدهای نیتروژن و مواد قابل احتراق در طول مشعل، بسته به نسبت هوای اضافی تامین شده از مشعل، انجام شد. . آزمایش‌ها با سوزاندن گاز طبیعی در کوره دیگ بخار PTVM-50، مجهز به مشعل گرداب VTI با تحویل محیطی جت‌های گاز به یک جریان عرضی هوای چرخشی انجام شد. مشخص شده است که در ag O.bb فرآیند سوختن سوخت در فاصله 1ph/X>Out = 4.2 و در ag=1.10 - در فاصله bph10out = 3.6 به پایان می رسد. این نشان دهنده یک فرآیند احتراق طولانی تحت شرایطی است که به طور قابل توجهی متفاوت از شرایط استوکیومتری است.[...]
یک ماتریس ساده شده از پارامترهای فرآیند با لجن فعال بدون نیتریفیکاسیون در جدول ارائه شده است. 4.2. در اینجا فرض می شود که سه عامل اصلی در فرآیند تبدیل نقش دارند: رشد بیولوژیکی، تخریب و هیدرولیز. نرخ واکنش در ستون سمت راست نشان داده شده است و ضرایب ارائه شده در جدول استوکیومتری هستند. با استفاده از داده های جدول، می توانید یک معادله موازنه جرم بنویسید، به عنوان مثال، برای ماده آلی به راحتی تجزیه می شود Be in a reactor اختلاط ایده آل. عبارات حمل و نقل خود توضیحی هستند. با ضرب ضرایب استوکیومتری از (در این مورد) ستون‌های "مولفه" در نرخ‌های واکنش مربوطه از ستون سمت راست جدول، دو عبارت را پیدا می‌کنیم که تبدیل‌های یک ماده را توصیف می‌کنند. 4.2.[...]
در شکل شکل 50 تغییر در محتوای Shx در محصولات احتراق (g/kWh) را بسته به ترکیب مخلوط و زمان اشتعال نشان می دهد. زیرا تشکیل NOx تا حد زیادی به دمای گاز بستگی دارد؛ با احتراق زودهنگام، انتشار NOx افزایش می یابد. وابستگی تشکیل 1 Yux به ضریب هوای اضافی پیچیده تر است، زیرا دو عامل متضاد وجود دارد تشکیل 1Ох بستگی به غلظت اکسیژن در مخلوط احتراق و دما دارد. تکیه دادن مخلوط باعث افزایش غلظت اکسیژن می شود، اما حداکثر دمای احتراق را کاهش می دهد. این منجر به این واقعیت می شود که حداکثر محتوا هنگام کار با مخلوط هایی کمی ضعیف تر از استوکیومتری به دست می آید. در همان مقادیر ضریب هوای مازاد، راندمان مؤثر دارای حداکثر است.[...]
در شکل شکل 7.2 وابستگی تجربی غلظت متانول به غلظت NO3-N در خروجی بیوفیلتر با جابجایی کامل را نشان می دهد. خطوطی که نقاط آزمایشی را به هم متصل می‌کنند، توزیع ماده را در طول فیلتر در نسبت‌های مختلف Smc/Sn- مشخص می‌کنند. شیب منحنی‌ها با مقدار ضریب استوکیومتری مطابقت دارد: 3.1 کیلوگرم CH3OH/kg NO -N. [... ]
رابطه اتصال غلظت مواد واکنش دهنده با ثابت تعادل بیان ریاضی قانون عمل جرم است که می تواند به صورت زیر فرموله شود: برای یک واکنش برگشت پذیر معین در حالت تعادل شیمیایی، نسبت حاصلضرب تعادل غلظت محصولات واکنش نسبت به حاصلضرب غلظت تعادل مواد اولیه در دمای معین مقدار ثابتی است و غلظت هر ماده باید به توان ضریب استوکیومتری آن افزایش یابد.[...]
در اتحاد جماهیر شوروی از روش Polezhaev و Girina برای تعیین NO¡¡ در جو استفاده می شود. در این روش از محلول 8 درصد KJ برای جذب دی اکسید نیتروژن استفاده می شود. تعیین یون های نیتریت در محلول حاصل با استفاده از معرف Griess-Ilosvay انجام می شود. محلول یدید پتاسیم به طور قابل توجهی جذب کننده NO2 موثرتر از محلول قلیایی است. با حجم آن (فقط 6 میلی لیتر) و سرعت انتقال هوا (0.25 لیتر در دقیقه)، بیش از 2٪ NO2 از دستگاه جذب با صفحه شیشه ای متخلخل عبور نمی کند. نمونه های گرفته شده به خوبی حفظ شده اند (حدود یک ماه). ضریب استوکیومتری برای جذب NOa توسط محلول KJ با در نظر گرفتن پیشرفت 0.75 است. با توجه به داده های ما، این روش با NO در نسبت غلظت NO:NOa 3:1 تداخلی ندارد.[...]
معایب این روش که به طور گسترده در عمل پردازش زباله در دمای بالا مورد استفاده قرار می گیرد، نیاز به استفاده از معرف های قلیایی گران قیمت (NaOH و Na2CO3) است. بنابراین، می توان نیازهای بسیاری از صنایعی را که نیاز به خنثی کردن مقادیر کمی پسماند مایع با طیف وسیعی از اجزای شیمیایی و هر محتوایی از ترکیبات کلر آلی دارند، برآورده کرد. با این حال، احتراق حلال های حاوی کلر باید با احتیاط انجام شود، زیرا تحت شرایط خاص (1 > 1200 درجه سانتیگراد، نسبت هوای اضافی > 1.5) گازهای خروجی ممکن است حاوی فسژن، یک کلروکسید کربن بسیار سمی یا کلرید اسید کربنیک باشند. COC12). غلظت تهدید کننده حیات این ماده 450 میلی گرم در هر متر مکعب هوا است.[...]
فرآیندهای شستشو یا هوازدگی شیمیایی مواد معدنی کم محلول یا ارتباط آنها با تشکیل فازهای جامد جدید مشخص می شود. تعادل بین آنها و اجزای محلول با استفاده از نمودارهای فاز ترمودینامیکی تجزیه و تحلیل می شود. مشکلات اساسی در اینجا معمولاً در ارتباط با نیاز به توصیف سینتیک فرآیندها بوجود می آیند که بدون آن بررسی آنها اغلب توجیه نمی شود. مدل‌های جنبشی مربوطه نیاز به بازتاب فعل و انفعالات شیمیایی به شکل صریح دارند - از طریق غلظت‌های جزئی مواد واکنش‌دهنده cx، با در نظر گرفتن ضرایب استوکیومتری V. واکنش‌های خاص.
برای هر ماده واکنش، مقادیر زیر وجود دارد:
مقدار اولیه ماده i-ام (مقدار ماده قبل از شروع واکنش).
مقدار نهایی ماده i ام (مقدار ماده در پایان واکنش).
مقدار ماده واکنش داده شده (برای مواد اولیه) یا ماده تشکیل شده (برای محصولات واکنش).
از آنجایی که مقدار یک ماده نمی تواند منفی باشد، پس برای مواد اولیه
از آنجایی که >.
برای محصولات واکنش >، بنابراین، .
نسبت های استوکیومتری روابط بین مقادیر، جرم یا حجم (برای گازها) مواد واکنش دهنده یا محصولات واکنش هستند که بر اساس معادله واکنش محاسبه می شوند. محاسبات با استفاده از معادلات واکنش بر اساس قانون اساسی استوکیومتری است: نسبت مقادیر مواد واکنش دهنده یا تشکیل شده (به مول) برابر است با نسبت ضرایب مربوطه در معادله واکنش (ضرایب استوکیومتری).
برای واکنش آلومینوترمیک که با معادله توضیح داده شده است:
3Fe 3 O 4 + 8Al = 4Al 2 O 3 + 9Fe،
مقادیر مواد واکنش داده شده و محصولات واکنش به این صورت است
برای محاسبات، استفاده از فرمول دیگری از این قانون راحت تر است: نسبت مقدار ماده واکنش داده شده یا تشکیل شده در نتیجه واکنش به ضریب استوکیومتری آن برای یک واکنش معین ثابت است.
به طور کلی، برای یک واکنش از فرم
aA + bB = cC + dD،
در جایی که حروف کوچک نشان دهنده ضرایب و حروف بزرگ نشان دهنده مواد شیمیایی است، مقادیر واکنش دهنده ها با نسبت:
هر دو جمله از این نسبت که با تساوی مرتبط هستند، نسبت یک واکنش شیمیایی را تشکیل می دهند: برای مثال،
اگر جرم ماده تشکیل‌شده یا واکنش‌دهنده واکنش برای یک واکنش مشخص باشد، می‌توان مقدار آن را با استفاده از فرمول پیدا کرد.
و سپس با استفاده از نسبت واکنش شیمیایی، واکنش های باقی مانده مواد را می توان یافت. ماده ای که با جرم یا کمیت آن جرم، کمیت یا حجم سایر شرکت کنندگان در واکنش پیدا می شود، گاهی اوقات ماده پشتیبان نامیده می شود.
اگر جرم چندین معرف داده شود، جرم مواد باقیمانده بر اساس ماده ای که کمبود دارد، یعنی کاملاً در واکنش مصرف شده است، محاسبه می شود. مقادیری از مواد که دقیقاً با معادله واکنش مطابقت داشته باشند، بدون اضافه یا کمبود، کمیت های استوکیومتری نامیده می شوند.
بنابراین، در مسائل مربوط به محاسبات استوکیومتری، عمل اصلی یافتن ماده پشتیبان و محاسبه مقدار آن است که وارد شده یا در نتیجه واکنش تشکیل شده است.
محاسبه مقدار تک تک مواد جامد
مقدار ماده جامد منفرد A کجاست.
جرم ماده جامد منفرد A, g;
جرم مولی ماده A، g/mol.
محاسبه مقدار کانی طبیعی یا مخلوط مواد جامد
بگذارید پیریت معدنی طبیعی داده شود که جزء اصلی آن FeS 2 است. علاوه بر آن، پیریت حاوی ناخالصی است. محتوای جزء اصلی یا ناخالصی ها در درصد جرمی نشان داده شده است، به عنوان مثال، .
اگر محتوای جزء اصلی مشخص باشد، پس
اگر محتوای ناخالصی ها مشخص باشد، پس
مقدار ماده FeS 2 فردی، مول کجاست.
جرم کانی پیریت، گرم.
مقدار یک جزء در مخلوطی از جامدات به طور مشابه محاسبه می شود اگر محتوای آن در کسرهای جرمی مشخص باشد.
محاسبه مقدار ماده در یک مایع خالص
اگر جرم مشخص باشد، محاسبه مشابه برای یک جامد جداگانه است.
اگر حجم مایع مشخص باشد، پس
1. جرم این حجم مایع را بیابید:
m f = V f ·s f،
که در آن mf جرم مایع g است.
Vf - حجم مایع، میلی لیتر؛
cf - چگالی مایع، گرم در میلی لیتر.
2. تعداد مول های مایع را بیابید:
این تکنیک برای هر حالتی از تجمع یک ماده مناسب است.
مقدار ماده H 2 O را در 200 میلی لیتر آب تعیین کنید.
راه حل: اگر دما مشخص نشده باشد، چگالی آب 1 گرم در میلی لیتر در نظر گرفته می شود، سپس:
محاسبه مقدار املاح موجود در محلولی در صورتی که غلظت آن مشخص باشد
اگر کسر جرمی ماده محلول، چگالی محلول و حجم آن مشخص باشد، پس
m محلول = V راه حل c،
که در آن m محلول جرم محلول است، g;
محلول V - حجم محلول، میلی لیتر؛
محلول c - چگالی محلول، g/ml.
جرم ماده محلول کجاست، g؛
کسر جرمی املاح، بر حسب درصد بیان می شود.
مقدار اسید نیتریک را در 500 میلی لیتر از محلول اسید 10 درصد با چگالی 0543/1 گرم در میلی لیتر تعیین کنید.
جرم محلول را تعیین کنید
m محلول = V محلول s محلول = 500 1.0543 = 527.150 گرم.
جرم HNO 3 خالص را تعیین کنید
تعداد مول های HNO 3 را تعیین کنید
اگر غلظت مولی املاح و ماده و حجم محلول مشخص باشد، پس
حجم محلول کجاست، l؛
غلظت مولی ماده i ام در محلول، mol/l.
محاسبه مقدار ماده گازی منفرد
اگر جرم یک ماده گازی داده شود، با استفاده از فرمول (1) محاسبه می شود.
اگر حجم اندازه گیری شده در شرایط عادی داده شود، طبق فرمول (2)، اگر حجم یک ماده گازی تحت هر شرایط دیگری اندازه گیری شود، طبق فرمول (3)، فرمول ها در صفحات 6-7 آورده شده است.
