هنگام ترسیم یک معادله برای یک واکنش ردوکس، باید عامل احیا کننده، عامل اکسید کننده و تعداد الکترون های داده شده و دریافتی را تعیین کرد. به طور عمده دو روش برای تدوین معادلات واکنش های ردوکس وجود دارد:
1) تعادل الکترونیکی- بر اساس تعیین تعداد کل الکترون هایی که از عامل کاهنده به عامل اکسید کننده حرکت می کنند.
2) تعادل یون-الکترونیک- تدوين جداگانه معادلات را براي فرآيند اكسيداسيون و احياء با جمع متعاقب آنها به يك روش معمولي معادله يوني-نيم واكنش فراهم مي كند. در این روش نه تنها ضرایب برای عامل کاهنده و عامل اکسید کننده، بلکه برای مولکول های محیط نیز ضروری است. بسته به ماهیت محیط، تعداد الکترون های پذیرفته شده توسط عامل اکسید کننده یا از دست دادن توسط عامل احیا کننده ممکن است متفاوت باشد.
1) تعادل الکترونیکی - روشی برای یافتن ضرایب در معادلات واکنش های ردوکس که تبادل الکترون ها بین اتم های عناصر را در نظر می گیرد که حالت اکسیداسیون آنها را تغییر می دهد. تعداد الکترون های اهدایی عامل احیا کننده برابر است با تعداد الکترون های دریافت شده توسط عامل اکسید کننده.
معادله در چند مرحله جمع آوری می شود:
1. طرح واکنش را بنویسید.
KMnO 4 + HCl → KCl + MnCl 2 + Cl 2 + H 2 O
2. حالات اکسیداسیون را بالاتر از نشانه های عناصری که تغییر می کنند قرار دهید.
KMn +7 O 4 + HCl -1 → KCl + Mn + 2 Cl 2 + Cl 2 0 + H 2 O
3. عناصری را که درجه اکسیداسیون را تغییر می دهند و تعداد الکترون هایی را که توسط عامل اکسید کننده به دست می آیند و توسط عامل احیا کننده به دست می آورند را تعیین می کنند.
Mn +7 + 5ē = Mn +2
2Cl -1 - 2ē \u003d Cl 2 0
4. تعداد الکترون های اکتسابی و اهدایی را برابر کنید، بدین وسیله ضرایب ترکیباتی را که در آنها عناصری وجود دارند که حالت اکسیداسیون را تغییر می دهند، تعیین کنید.
Mn +7 + 5ē = Mn +2 2
2Cl -1 - 2ē \u003d Cl 2 0 5
––––––––––––––––––––––––
2Mn +7 + 10Cl -1 = 2Mn +2 + 5Cl 2 0
5. ضرایب برای همه شرکت کنندگان دیگر در واکنش انتخاب می شود. در این حالت 10 مولکول HCl در فرآیند احیا و 6 مولکول در فرآیند تبادل یونی (پیوند یون های پتاسیم و منگنز) شرکت می کنند.
2KMn +7 O 4 + 16HCl -1 = 2KCl + 2Mn +2 Cl 2 + 5Cl 2 0 + 8H 2 O
2) روش تعادل یون الکترون.
1. طرح واکنش را بنویسید.
K 2 SO 3 + KMnO 4 + H 2 SO 4 → K 2 SO 4 + MnSO 4 + H 2 O
2. طرح های نیمه واکنش ها را با استفاده از ذرات موجود (مولکول ها و یون ها) در محلول بنویسید. در همان زمان، ما تعادل مادی را جمع می کنیم، یعنی. تعداد اتم های عناصر شرکت کننده در نیمه واکنش سمت چپ باید برابر با تعداد آنها در سمت راست باشد. اشکال اکسید شده و احیا شدهاکسید کننده و احیا کننده اغلب در محتوای اکسیژن متفاوت هستند (Cr 2 O 7 2- و Cr 3 + را مقایسه کنید). بنابراین، هنگام تدوین معادلات نیمه واکنش با استفاده از روش موازنه یون الکترون، آنها شامل جفت H + /H 2 O (برای اسیدیمحیط زیست) و OH - / H 2 O (برای قلیاییمحیط). اگر در حین انتقال از یک فرم به فرم دیگر، شکل اصلی (معمولا − اکسید شده) یون های اکسید خود را از دست می دهد (در زیر در پرانتز نشان داده شده است)، دومی، از آنجایی که آنها به صورت آزاد وجود ندارند، باید در اسیدیمحیط با کاتیون های هیدروژن ترکیب می شوند و در قلیاییمتوسط - با مولکول های آب، که منجر به تشکیل می شود مولکول های آب(در محیط اسیدی) و یون های هیدروکسید(در محیط قلیایی):
محیط اسیدی+ 2H + = H 2 O مثال: Cr 2 O 7 2- + 14H + = 2Cr 3 + + 7H 2 O
محیط قلیایی+ H 2 O \u003d 2 OH - مثال: MnO 4 - + 2H 2 O \u003d MnO 2 + 4OH -
کمبود اکسیژندر شکل اصلی (بیشتر در فرم بازیابی شده) نسبت به فرم نهایی با افزودن جبران می شود مولکول های آب(V اسیدیمحیط) یا یون های هیدروکسید(V قلیاییمحیط):
محیط اسیدی H 2 O = + 2H + مثال: SO 3 2- + H 2 O = SO 4 2- + 2H +
محیط قلیایی 2 OH - \u003d + H 2 O مثال: SO 3 2- + 2OH - \u003d SO 4 2- + H 2 O
کاهش MnO 4 - + 8H + → Mn 2 + + 4H 2 O
SO 3 2- + H 2 O → SO 4 2- + 2H + اکسیداسیون
3. تراز الکترونیکی را به دنبال نیاز به برابری بار کل در قسمت راست و چپ معادلات نیمه واکنش جمع می کنیم.
در مثال بالا، در سمت راست معادله کاهش نیمه واکنش، بار کل یون ها +7، در سمت چپ - 2 است، به این معنی که پنج الکترون باید در سمت راست اضافه شود:
MnO 4 - + 8H + + 5± → Mn 2 + + 4H 2 O
در معادله نیمه واکنش اکسیداسیون، بار کل در سمت راست -2 و در سمت چپ 0 است، به این معنی که دو الکترون باید از سمت راست کم شوند:
SO 3 2- + H 2 O - 2ē → SO 4 2- + 2H +
بنابراین، در هر دو معادله، تعادل یون-الکترون اجرا می شود و می توان به جای فلش، علائم مساوی را در آنها قرار داد:
MnO 4 - + 8H + + 5º \u003d Mn 2+ + 4H 2 O
SO 3 2- + H 2 O - 2ē \u003d SO 4 2- + 2H +
4. با پیروی از قانون در مورد لزوم برابری تعداد الکترون های پذیرفته شده توسط عامل اکسید کننده و داده شده توسط عامل احیا کننده، کمترین مضرب مشترک را برای تعداد الکترون ها در هر دو معادله می یابیم (2∙5 = 10).
5. در ضرایب (2.5) ضرب می کنیم و هر دو معادله را با جمع قسمت چپ و راست هر دو معادله جمع می کنیم.
MnO 4 - + 8H + + 5° \u003d Mn 2+ + 4H 2 O 2
SO 3 2- + H 2 O - 2ē \u003d SO 4 2- + 2H + 5
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
2MnO 4 - + 16H + + 5SO 3 2- + 5H 2 O = 2Mn 2+ + 8H 2 O + 5SO 4 2- + 10H +
2MnO 4 - + 6H + + 5SO 3 2- = 2Mn 2+ + 3H 2 O + 5SO 4 2-
یا به شکل مولکولی:
5K 2 SO 3 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 = 6K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 3H 2 O
این روش با در نظر گرفتن ماهیت محیط (اسیدی، قلیایی یا خنثی) که واکنش در آن انجام می شود، انتقال الکترون ها از یک اتم یا یون به اتم دیگر را در نظر می گیرد. در یک محیط اسیدی، در معادلات نیمه واکنش، برای برابر کردن تعداد اتم‌های هیدروژن و اکسیژن، باید از یونهای هیدروژن H + و مولکول‌های آب، در پایه، یونهای هیدروکسید OH - و مولکول‌های آب استفاده کرد. بر این اساس، در محصولات به‌دست‌آمده، در سمت راست معادله الکترون یونی، یونهای هیدروژن (و نه یونهای هیدروکسید) و مولکول‌های آب (محیط اسیدی) یا یونهای هیدروکسید و مولکول‌های آب (محیط قلیایی) وجود خواهند داشت. بنابراین، برای مثال، معادله کاهش نیمه واکنش یک یون پرمنگنات در یک محیط اسیدی را نمی توان با حضور یون های هیدروکسید در سمت راست تهیه کرد:
MnO 4 - + 4H 2 O + 5ē \u003d Mn 2+ + 8OH -.
درست: MnO 4 - + 8H + + 5º \u003d Mn 2+ + 4H 2 O
یعنی هنگام نوشتن معادلات الکترونی-یونی باید از ترکیب یونهای موجود در محلول استفاده کرد. علاوه بر این، همانطور که در تهیه معادلات یونی خلاصه شده، موادی که تفکیک ضعیف، کم محلول یا آزاد شده به شکل گاز هستند، باید به شکل مولکولی نوشته شوند.
ترسیم معادلات واکنش های ردوکس با استفاده از روش نیمه واکنش به همان نتیجه ای منجر می شود که روش تعادل الکترونی است.
بیایید هر دو روش را با هم مقایسه کنیم. مزیت روش نیمه واکنش در مقایسه با روش تعادل الکترونی این است که که از یون های فرضی استفاده نمی کند، بلکه از یون های واقعی استفاده می کند.
هنگام استفاده از روش نیمه واکنش، نیازی به دانستن وضعیت اکسیداسیون اتم ها نیست. نوشتن معادلات نیمه واکنش یونی جداگانه برای درک فرآیندهای شیمیایی در یک سلول گالوانیکی و در طول الکترولیز ضروری است. با این روش، نقش محیط به عنوان یک شرکت کننده فعال در کل فرآیند قابل مشاهده است. در نهایت، هنگام استفاده از روش نیمه واکنش، نیازی به دانستن همه مواد حاصل نیست، آنها در معادله واکنش هنگام استخراج آن ظاهر می شوند. بنابراین، روش نیمه‌واکنش‌ها باید ترجیح داده شود و در تهیه معادلات برای تمام واکنش‌های ردوکس که در محلول‌های آبی رخ می‌دهند، استفاده شود.
در این روش، حالت‌های اکسیداسیون اتم‌ها در مواد اولیه و نهایی با این قانون مقایسه می‌شوند: تعداد الکترون‌های اهدایی عامل احیاکننده باید برابر با تعداد الکترون‌های متصل به عامل اکسیدکننده باشد. برای ترسیم یک معادله، باید فرمول واکنش دهنده ها و محصولات واکنش را بدانید. دومی به صورت تجربی یا بر اساس ویژگی های شناخته شده عناصر تعیین می شود.
روش موازنه یون-الکترون نسبت به روش تعادل الکترونی چندکاره تر است و در انتخاب ضرایب در بسیاری از واکنش های ردوکس، به ویژه با مشارکت ترکیبات آلی، که در آن حتی روش تعیین حالت های اکسیداسیون نیز بسیار انجام می شود، دارای مزیت غیرقابل انکاری است. بغرنج.
به عنوان مثال، فرآیند اکسیداسیون اتیلن را در نظر بگیرید که وقتی از محلول آبی پرمنگنات پتاسیم عبور می کند، رخ می دهد. در نتیجه، اتیلن به اتیلن گلیکول HO-CH 2 -CH 2 -OH اکسید می شود و پرمنگنات به اکسید منگنز (IV) احیا می شود، علاوه بر این، همانطور که از معادله تعادل نهایی مشخص است، هیدروکسید پتاسیم نیز بر روی آن تشکیل می شود. حق:
KMnO 4 + C 2 H 4 + H 2 O → C 2 H 6 O 2 + MnO 2 + KOH
معادله نیمه واکنش احیا و اکسیداسیون:
بازیابی MnO 4 - + 2H 2 O + 3e \u003d MnO 2 + 4OH - 2
C 2 H 4 + 2OH - - 2e \u003d C 2 H 6 O 2 3 اکسیداسیون
ما هر دو معادله را خلاصه می کنیم، یون های هیدروکسید موجود در سمت چپ و راست را کم می کنیم.
معادله نهایی را بدست می آوریم:
2KMnO 4 + 3C 2 H 4 + 4H 2 O → 3C 2 H 6 O 2 + 2MnO 2 + 2KOH
هنگام استفاده از روش موازنه یون-الکترون برای تعیین ضرایب در واکنش های مربوط به ترکیبات آلی، راحت است که حالت های اکسیداسیون اتم های هیدروژن برابر با 1+، اکسیژن -2 در نظر گرفته شود و کربن با استفاده از تعادل بارهای مثبت و منفی محاسبه شود. مولکول (یون). بنابراین، در یک مولکول اتیلن، بار کل صفر است:
4 ∙ (+1) + 2 ∙ X \u003d 0،
به معنای درجه اکسیداسیون دو اتم کربن - (-4) و یک (X) - (-2) است.
به طور مشابه، در مولکول اتیلن گلیکول C 2 H 6 O 2 حالت اکسیداسیون کربن (X) را پیدا می کنیم:
2 ∙ X + 2 ∙ (-2) + 6 ∙ (+1) = 0، X = -1
در برخی از مولکول های ترکیبات آلی، چنین محاسبه ای منجر به مقدار کسری از حالت اکسیداسیون کربن می شود، به عنوان مثال، برای یک مولکول استون (C 3 H 6 O)، 4/3- است. معادله الکترونیکی بار کل اتم های کربن را تخمین می زند. در یک مولکول استون 4- است.
اطلاعات مشابه
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 یک ماده V(X) و حجم مولی آن، می توانیم مقدار شیمیایی یک ماده را محاسبه کنیم:
در شیمی، اغلب باید با حجم مولی گازها سر و کار داشت. 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 (n.s.) - دما 0 درجه سانتیگراد و فشار 1 اتمسفر (101325 Pa) - این حجم 22.4 لیتر است. بنابراین، در n.o. V متر (گاز) = 22.4 لیتر در مول. لازم به ذکر است که مقدار حجم مولی 22.4 l/mol اعمال 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 10 23 مولکول H 2 است و جرم آن 2 گرم است (زیرا M (H 2) = 2 گرم در مول). 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 \u003d 3.32 10 -24 گرم.
مفهوم "مول" به طور گسترده ای برای انجام محاسبات مطابق با معادلات واکنش های 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 و کمبود با 3 مول اکسیژن و 2 مول نیتروژن و 6 مول واکنش می دهند. از آب تشکیل می شوند.
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. اجازه دهید مقادیر مواد واکنش دهنده را محاسبه کنیم که با توجه به شرایط مسئله داده می شود:
n (Ca (H 2 PO 4) 2) \u003d m (Ca (H 2 PO 4) 2) / M (Ca (H 2 PO 4) 2) \u003d 70.2 g: 234 g / mol \u003d 0.3 mol ;
n(KOH) = m(KOH) / M(KOH) = 68 گرم: 56 گرم در مول = 1.215 مول.
3 mol Ca(H 2 PO 4) 2 به 12 mol KOH نیاز دارد
0.3 mol Ca (H 2 PO 4) 2 به x mol KOH نیاز دارد
x \u003d 1.2 مول - برای اینکه واکنش بدون اضافه و کمبود ادامه یابد، KOH بسیار مورد نیاز است. و با توجه به شرایط مشکل 1.215 مول KOH وجود دارد. بنابراین، KOH بیش از حد است. مقدار KOH باقی مانده پس از واکنش:
n(KOH) \u003d 1.215 mol - 1.2 mol \u003d 0.015 mol.
جرم آن m(KOH) = n(KOH) × M(KOH) = 0.015 مول × 56 گرم بر مول = 0.84 گرم است.
محاسبه محصول واکنش حاصل (رسوب Ca 3 (PO 4) 2) باید با توجه به ماده ای که کمبود دارد (در این مورد Ca (H 2 PO 4) 2) انجام شود، زیرا این ماده واکنش نشان می دهد. به صورت کامل. از معادله واکنش می توان دریافت که تعداد مول های Ca 3 (PO 4) 2 حاصل 3 برابر کمتر از تعداد مول های Ca 3 واکنش داده شده (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) \u003d n (Ca 3 (PO 4) 2) × M (Ca 3 (PO 4) 2) \u003d 0.1 mol × 310 g / mol \u003d 31 g.
کار شماره 5
الف) مقادیر شیمیایی واکنش دهنده های ارائه شده در جدول 5 را محاسبه کنید (حجم مواد گازی در شرایط عادی آورده شده است).
ب) ضرایب را در یک طرح واکنش معین 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
| شماره گزینه | مواد واکنش دهنده | طرح واکنش | محاسبه |
| m(Fe)=11.2 g; V (Cl 2) \u003d 5.376 لیتر | Fe + Cl 2 ® FeCl 3 | m (FeCl 3) | |
| m(Al)=5.4 گرم; m(H 2 SO 4) \u003d 39.2 گرم | Al + H 2 SO 4 ® Al 2 (SO 4) 3 + H 2 | V(H2) | |
| V(CO) = 20 لیتر; m(O 2) \u003d 20 گرم | CO+O2 ® CO2 | 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 (Ag 2 S) | |
| 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) \u003d 34.2 گرم؛ m (BaCl 2) \u003d 52 گرم | Al 2 (SO 4) 3 + BaCl 2 ®AlCl 3 + BaSO 4 | m(BaSO4) | |
| m(KI)=3.32 گرم; V(Cl 2) \u003d 448 میلی لیتر | KI + Cl 2 ® KCl + I 2 | m(I2) | |
| m(CaCl 2) = 22.2 گرم. m(AgNO 3) \u003d 59.5 گرم | CaCl 2 + AgNO 3 ® AgCl + Ca (NO 3) 2 | m(AgCl) | |
| m(H2)=0.48 گرم؛ V (O 2) \u003d 2.8 لیتر | H 2 + O 2 ® H 2 O | m(H 2 O) | |
| m (Ba (OH) 2) \u003d 3.42 گرم؛ V(HCl)=784ml | Ba(OH) 2 + HCl ® BaCl 2 + H 2 O | m(BaCl2) |
جدول 5 ادامه دارد
| شماره گزینه | 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(Na3PO4) | |
| 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) | |
| متر ((NH 4) 2 SO 4) \u003d 66 گرم؛ متر (KOH) \u003d 50 گرم | (NH 4) 2 SO 4 + KOH®K 2 SO 4 + NH 3 + H 2 O | V(NH3) | |
| m(NH 3) = 6.8 گرم؛ V (O 2) \u003d 7.84 لیتر | NH 3 + O 2 ® N 2 + H 2 O | V(N2) | |
| V(H 2 S) = 11.2 لیتر; m(O 2) \u003d 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) \u003d 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) \u003d 14.1 لیتر | P+O 2 ® P 2 O 5 | m(P 2 O 5) | |
| m (AgNO 3) \u003d 8.5 گرم؛ m (K 2 CO 3) \u003d 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) \u003d 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) \u003d 8.5 گرم | AlCl 3 + AgNO 3 ® AgCl + Al (NO 3) 3 | m(AgCl) | |
| m(KBr)=2.38 گرم; V(Cl 2) \u003d 448 میلی لیتر | KBr+Cl2® KCl+Br2 | m (Br2) | |
| m(CaBr 2) = 40 گرم. m(AgNO 3) \u003d 59.5 گرم | CaBr 2 + AgNO 3 ® AgBr + Ca (NO 3) 2 | m(AgBr) | |
| m(H2)=1.44 گرم؛ V (O 2) \u003d 8.4 لیتر | H 2 + O 2 ® H 2 O | m(H 2 O) | |
| m (Ba (OH) 2) \u003d 6.84 گرم؛ V (HI) \u003d 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 (Na 2 SO 4) | |
| V(Cl 2) = 2.24 لیتر; m(KOH)=8.4 گرم | Cl 2 + KOH ® KClO 3 + KCl + H 2 O | m(KClO 3) | |
| m(NH 4 Cl) = 43 گرم. m (Ca (OH) 2) \u003d 37 گرم | NH 4 Cl + Ca (OH) 2 ®CaCl 2 + NH 3 + H 2 O | V(NH3) | |
| V(NH 3) \u003d 8.96 لیتر؛ m(O 2) \u003d 14.4 گرم | NH 3 + O 2 ® NO + H 2 O | V(NO) | |
| V(H 2 S) = 17.92 لیتر; m(O 2) \u003d 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
به عنوان بخشی از درس شیمی عمومی، دانش آموزان 2 روش برای بیان غلظت محلول ها را یاد می گیرند - کسر جرمی و غلظت مولی.
کسر جرمی ماده محلول 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 است.
m محلول - جرم محلول.
کسر جرمی یک ماده که بر اساس فرمول فوق محاسبه می شود، یک مقدار بی بعد است که بر حسب کسری از یک واحد (0) بیان می شود.< 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%.
غلظت درصد نشان می دهد که در 100 قسمت جرمی یک محلول چند قسمت جرمی از یک املاح وجود دارد. اگر گرم را به عنوان واحد جرم انتخاب کنید، این تعریف را نیز می توان به صورت زیر نوشت: درصد غلظت نشان می دهد که چند گرم از یک املاح در 100 گرم محلول وجود دارد.
واضح است که به عنوان مثال، یک محلول 30٪ مربوط به کسر جرمی یک ماده محلول برابر با 0.3 است.
روش دیگر برای بیان محتوای یک املاح در محلول، غلظت مولی (مولاریته) است.
غلظت مولی یک ماده یا مولاریته یک محلول، نشان می دهد که در 1 لیتر (1 dm 3) محلول چند مول از یک املاح وجود دارد.
که در آن C(X) غلظت مولی املاح X (mol/l) است.
n(X) مقدار شیمیایی ماده محلول X (mol) است.
محلول V - حجم محلول (l).
مثال 5.1غلظت مولی H 3 PO 4 را در محلول محاسبه کنید، اگر مشخص باشد که کسر جرمی H 3 PO 4 60٪ و چگالی محلول 1.43 گرم در میلی لیتر است.
با تعریف غلظت درصد
100 گرم محلول حاوی 60 گرم اسید فسفریک است.
n (H 3 PO 4) \u003d m (H 3 PO 4) : M (H 3 PO 4) \u003d 60 گرم: 98 گرم / مول \u003d 0.612 مول؛
محلول V \u003d m محلول: محلول ρ \u003d 100 گرم: 1.43 گرم / سانتی متر 3 \u003d 69.93 سانتی متر 3 \u003d 0.0699 لیتر؛
C (H 3 PO 4) \u003d n (H 3 PO 4): محلول V \u003d 0.612 مول: 0.0699 L \u003d 8.755 مول در لیتر.
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) \u003d 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) \u003d n (H 2 SO 4) × M (H 2 SO 4) \u003d 0.5 مول × 98 گرم / مول \u003d 49 گرم؛
ω (H 2 SO 4) \u003d m (H 2 SO 4) : m محلول \u003d 49 g: 1000 g \u003d 0.049 (4.9%).
مثال 5.3چه حجمی از آب و محلول 96 درصد H 2 SO 4 با چگالی 1.84 گرم در میلی لیتر باید مصرف شود تا 2 لیتر محلول 60 درصد H 2 SO 4 با چگالی 1.5 گرم در میلی لیتر تهیه شود.
هنگام حل مسائل برای تهیه محلول رقیق از محلول غلیظ، باید در نظر گرفت که محلول اولیه (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 جریان اختلاط محلول غلیظ و آب، تغییر (افزایش یا کاهش) در حجم کل سیستم رخ می دهد.
حل چنین مشکلاتی باید با یافتن پارامترهای یک محلول رقیق (یعنی محلولی که باید آماده شود) شروع شود: جرم آن، جرم ماده محلول، در صورت لزوم، و مقدار ماده محلول.
M محلول 60% = محلول V 60% ∙ ρ محلول 60% = 2000 میلی لیتر × 1.5 گرم در میلی لیتر = 3000 گرم
متر (H 2 SO 4) در محلول 60٪ \u003d m 60٪ محلول w (H 2 SO 4) در محلول 60٪ \u003d 3000 گرم 0.6 \u003d 1800 گرم.
جرم اسید سولفوریک خالص در محلول تهیه شده باید برابر با جرم اسید سولفوریک در آن قسمت از محلول 96 درصد باشد که برای تهیه محلول رقیق باید گرفته شود. بدین ترتیب،
متر (H 2 SO 4) در محلول 60٪ \u003d متر (H 2 SO 4) در محلول 96٪ \u003d 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) \u003d m 40% محلول - m 96% محلول \u003d 3000 g - 1875 g \u003d 1125 g.
V 96٪ محلول \u003d m محلول 96٪: ρ 96٪ محلول \u003d 1875 گرم: 1.84 گرم / میلی لیتر \u003d 1019 میلی لیتر » 1.02 لیتر.
V آب \u003d متر آب: ρ آب \u003d 1125 گرم: 1 گرم / میلی لیتر \u003d 1125 میلی لیتر \u003d 1.125 لیتر.
مثال 5.4مخلوط 100 میلی لیتر از محلول 0.1 مولار CuCl 2 و 150 میلی لیتر از محلول 0.2 مولار Cu(NO 3) 2 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 عملاً تغییر نمی کند: V 1 محلول رقیق + V 2 محلول رقیق + ... "V محلول حاصل.
در راه حل اول:
n (CuCl 2) \u003d C (CuCl 2) V محلول CuCl 2 \u003d 0.1 mol / L × 0.1 L \u003d 0.01 mol.
CuCl 2 - الکترولیت قوی: CuCl 2 ® Cu 2+ + 2Cl -;
بنابراین، n (Cu 2+) \u003d n (CuCl 2) \u003d 0.01 مول؛ n (Cl -) \u003d 2 × 0.01 \u003d 0.02 مول.
در راه حل دوم:
n (Cu (NO 3) 2) \u003d C (Cu (NO 3) 2) × V محلول Cu (NO 3) 2 \u003d 0.2 mol / L × 0.15 L \u003d 0.03 mol.
Cu(NO 3) 2 - الکترولیت قوی: CuCl 2 ® Cu 2+ + 2NO 3 -;
بنابراین، n (Cu 2+) \u003d n (Cu (NO 3) 2) \u003d 0.03 مول؛ n (NO 3 -) \u003d 2 × 0.03 \u003d 0.06 مول.
پس از مخلوط کردن محلول ها:
n(Cu2+)tot. = 0.01 مول + 0.03 مول = 0.04 مول؛
V مشترک » Vsolution CuCl 2 + Vsolution Cu(NO 3) 2 \u003d 0.1 l + 0.15 l \u003d 0.25 l;
C(Cu 2+) = n(Cu 2+): Vtot. \u003d 0.04 مول: 0.25 لیتر \u003d 0.16 مول در لیتر؛
C(Cl -) = n(Cl -): Vtot. \u003d 0.02 مول: 0.25 لیتر \u003d 0.08 مول در لیتر؛
C (NO 3 -) \u003d n (NO 3 -): V کل. \u003d 0.06 مول: 0.25 لیتر \u003d 0.24 مول در لیتر.
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.
مقدار مواد محلول را محاسبه کنید:
n (Al 2 (SO 4) 3) \u003d m (Al 2 (SO 4) 3) : M (Al 2 (SO 4) 3) \u003d 0.684 g: 342 g mol \u003d 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–) \u003d 3 × 0.002 mol \u003d 0.006 mol.
m محلول H 2 SO 4 \u003d V محلول H 2 SO 4 × ρ محلول H 2 SO 4 \u003d 1 میلی لیتر × 1.1 گرم / میلی لیتر \u003d 1.1 گرم.
m (H 2 SO 4) \u003d m محلول H 2 SO 4 × w (H 2 SO 4) \u003d 1.1 g 0.098 \u003d 0.1078 g.
n (H 2 SO 4) \u003d m (H 2 SO 4) : M (H 2 SO 4) \u003d 0.1078 g: 98 g / mol \u003d 0.0011 mol;
H 2 SO 4 یک الکترولیت قوی است: H 2 SO 4 ® 2H + + SO 4 2–.
بنابراین، n (SO 4 2–) \u003d n (H 2 SO 4) \u003d 0.0011 مول؛ n(H +) \u003d 2 × 0.0011 \u003d 0.0022 مول.
با توجه به شرایط مشکل، حجم محلول حاصل 500 میلی لیتر (0.5 لیتر) است.
n (SO 4 2–) کل. \u003d 0.006 مول + 0.0011 مول \u003d 0.0071 مول.
C (Al 3+) \u003d n (Al 3+): محلول V \u003d 0.004 مول: 0.5 لیتر \u003d 0.008 مول در لیتر؛
C (H +) \u003d n (H +) : محلول V \u003d 0.0022 مول: 0.5 لیتر \u003d 0.0044 مول در لیتر؛
C (SO 4 2–) \u003d n (SO 4 2–) در مجموع. : محلول V \u003d 0.0071 مول: 0.5 لیتر \u003d 0.0142 مول در لیتر.
مثال 5.6چه جرمی از سولفات آهن (FeSO 4 7H 2 O) و چه حجمی از آب باید گرفته شود تا 3 لیتر محلول 10٪ سولفات آهن (II) تهیه شود. چگالی محلول را برابر 1.1 گرم در میلی لیتر در نظر بگیرید.
جرم محلول آماده شده 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 (FeSO 4) \u003d m محلول × w (FeSO 4) \u003d 3300 گرم × 0.1 \u003d 330 گرم.
همان جرم FeSO 4 بی آب باید در مقدار هیدرات کریستالی که باید برای تهیه محلول گرفته شود، وجود داشته باشد. از مقایسه توده های مولی M (FeSO 4 7H 2 O) \u003d 278 گرم در مول و M (FeSO 4) \u003d 152 گرم در 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 است.
x \u003d (278 330): 152 \u003d 603.6 گرم.
متر آب \u003d m محلول - m سولفات آهن \u003d 3300 گرم - 603.6 گرم \u003d 2696.4 گرم.
زیرا چگالی آب 1 گرم در میلی لیتر است ، سپس حجم آبی که باید برای تهیه محلول مصرف شود: V آب \u003d متر آب: ρ آب \u003d 2696.4 گرم: 1 گرم در میلی لیتر \u003d 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 به دست آمده برابر است با:
m 15% محلول = m محلول اصلی (10%) + m نمک گلابر = 550 + x (g);
m محلول اولیه (10%) = V 10% محلول × ρ محلول 10% = 500 میلی لیتر × 1.1 گرم در میلی لیتر = 550 گرم.
m (Na 2 SO 4) در محلول اصلی (10%) \u003d m 10% محلول a w (Na 2 SO 4) \u003d 550 g 0.1 \u003d 55 g.
جرم Na 2 SO 4 خالص موجود در x گرم Na 2 SO 4 10H 2 O را از طریق x بیان کنید.
M (Na 2 SO 4 10H 2 O) \u003d 322 گرم در مول؛ M (Na 2 SO 4) \u003d 142 گرم در 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 m g Na 2 SO 4 بی آب است.
m(Na 2 SO 4) \u003d 142 x: 322 \u003d 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 (g).
در راه حل به دست آمده: 
= 0,15
، از آنجا x = 94.5 گرم.
کار شماره 6
جدول 6 - شرایط تکلیف شماره 6
| شماره گزینه | 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 های مخلوط: 100 میلی لیتر 0.05M Cr 2 (SO 4) 3 و 100 ml 0.02M Na 2 SO 4 . 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 / میلی لیتر)؟ | |
| محلول های مخلوط: 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٪ 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 یونهای H + , Zn 2 + , Cl - در محلول حاصل چقدر است؟ | |
| کسر جرمی Cr 2 (SO 4) 3 در یک محلول (ρ » 1 گرم در میلی لیتر) چقدر است، اگر مشخص شود که غلظت مولی یون های سولفات در این محلول 0.06 مول در لیتر 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 سولفات آهن 10٪ (II) (چگالی محلول 1.2 گرم در میلی لیتر) بدست آورد؟ | |
| محلول های مخلوط: 100 میلی لیتر Cr 2 0.1 M (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 حاصل محاسبه کنید. |
جدول 6 ادامه دارد
| شماره گزینه | متن شرط |
| چه حجمی از آب و محلول 40٪ اسید فسفریک با چگالی 1.35 گرم در میلی لیتر برای تهیه 1 متر مکعب از محلول 5٪ H 3 PO 4 که چگالی آن 1.05 گرم در میلی لیتر است مورد 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 (فرض کنید چگالی محلول 1 گرم در میلی لیتر است). | |
| محلول های مخلوط: 150 میلی لیتر از 0.05 M Fe 2 (SO 4) 3 و 100 میلی لیتر MgSO4 0.1 M. غلظت مولی یونهای Fe 3 + , Mg 2 + , SO 4 2- را در محلول به دست آمده محاسبه کنید. | |
| برای تهیه 500 میلی لیتر محلول 10 درصد با چگالی 05/1 گرم در میلی لیتر، 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 املاح 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 های مخلوط: 100 میلی لیتر 0.05 M Al 2 (SO 4) 3 و 150 ml 0.01 M Fe 2 (SO 4) 3. غلظت مولی یون های Fe 3+، Al 3+ و SO 4 2– را در محلول به دست آمده محاسبه کنید. | |
| برای تهیه 0.5 لیتر سرکه که در آن کسر جرمی اسید 7 درصد است به چه حجمی آب و محلول 80 درصد اسید استیک (با چگالی 1.07 گرم در میلی لیتر) 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 محلول HCl 36% (چگالی 1.2 گرم بر سانتی متر مکعب) 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 مول در لیتر 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؟ | |
| چند گرم سولفات مس CuSO 4 × 5H 2 O را می توان با تبخیر آب از 15 لیتر محلول سولفات مس 8 درصد که چگالی آن 1.1 گرم در میلی لیتر است به دست آورد؟ | |
| محلول های مخلوط: 200 میلی لیتر از 0.025 M Fe 2 (SO 4) 3 و 50 میلی لیتر از 0.05 M FeCl 3 . غلظت مولی یون های Fe 3 + , Cl - , SO 4 2- را در محلول حاصل 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 های مخلوط: 50 میلی لیتر 0.1 M Cr 2 (SO 4) 3 و 200 ml 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 50 درصد اسید پرکلریک (چگالی 1.4 گرم در میلی لیتر) و آب نیاز است؟ | |
| چند گرم نمک گلابر Na 2 SO 4 × 10H 2 O باید در 200 میلی لیتر آب حل شود تا محلول سولفات سدیم 5 درصد بدست آید؟ | |
| 1 میلی لیتر محلول 80 درصد 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. |
جدول 6 ادامه دارد
تعادل شیمیایی
تمام واکنش های شیمیایی را می توان به 2 گروه تقسیم کرد: واکنش های برگشت ناپذیر، به عنوان مثال. واکنش‌هایی که تا مصرف کامل حداقل یکی از مواد واکنش‌دهنده ادامه دارند، و واکنش‌های برگشت‌پذیر که در آن هیچ‌یک از مواد واکنش‌دهنده به طور کامل مصرف نمی‌شوند. این به این دلیل است که یک واکنش برگشت پذیر می تواند هم در جهت جلو و هم در جهت معکوس انجام شود. یک مثال کلاسیک از یک واکنش برگشت پذیر، سنتز آمونیاک از نیتروژن و هیدروژن است:
N 2 + 3 H 2 ⇆ 2 NH 3.
در شروع واکنش، غلظت مواد اولیه در سیستم حداکثر است. در این لحظه، سرعت واکنش رو به جلو نیز حداکثر است. در شروع واکنش، هنوز هیچ محصول واکنشی در سیستم وجود ندارد (در این مثال، آمونیاک)، بنابراین، سرعت واکنش معکوس صفر است. با تعامل مواد اولیه با یکدیگر، غلظت آنها کاهش می یابد، بنابراین سرعت واکنش مستقیم نیز 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 معکوس برابر می شود. این حالت سیستم نامیده می شود حالت تعادل شیمیایی. غلظت مواد در سیستمی که در حالت تعادل شیمیایی است نامیده می شود غلظت های تعادلی. مشخصه کمی یک سیستم در حالت تعادل شیمیایی است ثابت تعادل.
برای هر واکنش برگشت پذیر a A + b B + ... ⇆ p P + q Q + ...، عبارت ثابت تعادل شیمیایی (K) به صورت کسری نوشته می شود که در صورت شمار آن غلظت های تعادلی محصولات واکنش آمده است. و در مخرج غلظت های 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 موادی است که در حالت محلول هستند. . غلظت یک جامد ثابت فرض می شود و در عبارت ثابت تعادل نوشته 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 \u003d 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 که تا زمان رسیدن به تعادل واکنش نشان داده اند (یا تشکیل داده اند) پیدا کرد. در مسئله لازم است غلظت تعادل همه مواد و مقدار عددی ثابت تعادل محاسبه شود.
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 اولیه مواد را می توان با کم کردن غلظت ماده واکنش داده شده از غلظت اولیه پیدا کرد:
تعادل C \u003d C اولیه - C ماده واکنش داده شده.
غلظت تعادلی محصول واکنش برابر با غلظت محصول تشکیل شده در زمان تعادل است:
تعادل C \u003d C محصول حاصل.
بنابراین، برای محاسبه پارامترهای یک سیستم تعادلی، بسیار مهم است که بتوانیم تعیین کنیم که تا زمان رسیدن به تعادل چه مقدار از ماده اولیه واکنش نشان داده است و چه مقدار از محصول واکنش تشکیل شده است. برای تعیین مقدار (یا غلظت) مواد واکنش داده شده و تشکیل شده، محاسبات استوکیومتری مطابق با 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. در زمان رسیدن به تعادل شیمیایی، 70 درصد هیدروژن از مقدار اولیه آن در سیستم باقی ماند. ثابت تعادل این واکنش را تعیین کنید.
از شرایط مسئله برمی‌آید که تا زمان رسیدن به تعادل، 30 درصد هیدروژن واکنش نشان داده است (مسئله 1 نوع):
4 مول در لیتر H 2 - 100٪
x mol / l H 2 - 30٪
x \u003d 1.2 mol / l \u003d C proreag. (H2)
همانطور که از معادله واکنش مشاهده می شود، نیتروژن باید 3 برابر کمتر از هیدروژن واکنش داده باشد، یعنی. با proreact. (N 2) \u003d 1.2 mol / l: 3 \u003d 0.4 mol / l. آمونیاک 2 برابر بیشتر از واکنش نیتروژن تشکیل می شود:
از تصاویر. (NH 3) \u003d 2 × 0.4 مول در لیتر \u003d 0.8 مول در لیتر
غلظت تعادل همه شرکت کنندگان در واکنش به شرح زیر خواهد بود:
برابر (H 2) \u003d C اولیه. (H 2) - C proreact. (H 2) \u003d 4 mol / l - 1.2 mol / l \u003d 2.8 mol / l؛
برابر (N 2) \u003d C beg. (N 2) - C proreact. (N 2) \u003d 3 mol / l - 0.4 mol / l \u003d 2.6 mol / l؛
برابر (NH 3) = تصاویر C. (NH 3) \u003d 0.8 مول در لیتر.
ثابت تعادل = 
.
مثال 6.2غلظت تعادل هیدروژن، ید و ید 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 (وظیفه نوع 2) شرط چیزی در مورد غلظت مواد اولیه واکنش داده شده و محصولات تشکیل شده نمی گوید. بنابراین، هنگام حل چنین مسائلی، غلظت برخی از مواد واکنش داده شده معمولاً x در نظر گرفته می شود.
فرض کنید x mol/l H 2 تا رسیدن به تعادل زمانی واکنش نشان داده باشد. 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:
برابر (H 2) \u003d C beg. (H 2) - C proreact. (H 2) \u003d (5 - x) مول در لیتر؛
برابر (من 2) = ج بگم. (I 2) - C proreact. (I 2) \u003d (3 - x) mol / l؛
برابر (HI) = تصاویر C. (HI) = 2x mol/l.
4x2 = 15 - 8x + x2
3x2 + 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) \u003d (5 - x) mol / l \u003d 5 - 1.27 \u003d 3.73 mol / l؛
برابر (I 2) \u003d (3 - x) mol / l \u003d 3 - 1.27 \u003d 1.73 mol / l؛
برابر (HI) \u003d 2x mol / l \u003d 2 1.27 \u003d 2.54 mol / l.
کار شماره 7
جدول 7 - شرایط تکلیف شماره 7
جدول 7 ادامه دارد
استوکیومتری- نسبت های کمی بین مواد واکنش دهنده.
اگر واکنش دهنده ها در مقادیر کاملاً مشخص وارد برهمکنش شیمیایی شوند و در نتیجه واکنش موادی تشکیل شوند که می توان مقدار آن را محاسبه کرد، چنین واکنش هایی نامیده می شوند. استوکیومتری.
قوانین استوکیومتری:
ضرایب در معادلات شیمیایی در مقابل فرمول ترکیبات شیمیایی نامیده می شود استوکیومتری.
تمام محاسبات بر اساس معادلات شیمیایی بر اساس استفاده از ضرایب استوکیومتری و با یافتن مقادیر یک ماده (تعداد مول) همراه است.
مقدار ماده در معادله واکنش (تعداد مول) = ضریب در مقابل مولکول مربوطه.
N A=6.02×10 23 مول -1.
η - نسبت جرم واقعی محصول m pاز نظر تئوری ممکن است 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 توجه به معادلات واکنش های شیمیایی:
- معادله یک واکنش شیمیایی را بنویسید.
- بالای فرمول شیمیایی مواد، کمیت های شناخته شده و مجهول را با واحدهای 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 ها را بنویسید و حل کنید.
مثال.جرم و مقدار ماده 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 معادله واکنش شیمیایی را بسازیم: 2Mg + O 2 \u003d 2MgO. 2. در فرمول مواد، مقدار ماده (تعداد مول) را نشان می دهیم که با ضرایب استوکیومتری مطابقت دارد: 2Mg + O 2 \u003d 2MgO 2 مول 2 مول 3. جرم مولی منیزیم را تعیین کنید: جرم اتمی نسبی منیزیم Ar (Mg) = 24. زیرا مقدار جرم مولی برابر با جرم اتمی یا مولکولی نسبی است، پس M (Mg)= 24 گرم در مول. 4. با جرم ماده داده شده در شرط، مقدار ماده را محاسبه می کنیم:
5. بالاتر از فرمول شیمیایی اکسید منیزیم MgO، که جرم آن مشخص نیست، تنظیم کردیم ایکسخال، بیش از فرمول منیزیم میلی گرمجرم مولی آن را بنویسید: 1 مول ایکسخال 2Mg + O 2 \u003d 2MgO 2 مول 2 مول
طبق قوانین حل نسبت ها:
مقدار اکسید منیزیم v(MgO)= 1 مول. 7. جرم مولی اکسید منیزیم را محاسبه کنید: M (Mg)\u003d 24 گرم در مول، M (O)= 16 گرم در مول. M(MgO)= 24 + 16 = 40 گرم در مول. جرم اکسید منیزیم را محاسبه کنید: m (MgO) \u003d ν (MgO) × M (MgO) \u003d 1 مول × 40 گرم / مول \u003d 40 گرم. پاسخ: ν(MgO) = 1 مول؛ m(MgO) = 40 گرم. |
هنگام تنظیم معادلات واکنش های ردوکس، دو قانون مهم زیر باید رعایت شود:
قانون 1: در هر معادله یونی، بقای بار باید رعایت شود. این بدان معناست که مجموع تمام بارهای سمت چپ معادله ("چپ") باید با مجموع تمام بارهای سمت راست معادله ("راست") مطابقت داشته 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 اکسیداسیون باید برابر با تعداد الکترون های بدست 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:
روش زیر را می توان برای استخراج معادله ردوکس کامل از معادلات دو نیمه واکنش استفاده کرد:
1. معادلات هر یک از دو نیمه واکنش به طور جداگانه متعادل می شوند و برای تحقق قانون 1 فوق، تعداد الکترون مربوطه به سمت چپ یا راست هر معادله اضافه می شود.
2. معادلات هر دو نیمه واکنش نسبت به 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، جمع کردن معادلات دو نیمه واکنش بالا و حذف از سمت چپ و راست معادله حاصل
تعداد مساوی الکترون را می یابیم
اجازه دهید معادلات نیمه واکنش های داده شده در زیر را متعادل کرده و معادله ای برای واکنش اکسیداسیون و کاهش اکسیداسیون محلول آبی هر نمک آهنی به نمک آهن با کمک محلول اسیدی پتاسیم فرموله 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 آن اضافه کنید یا همان تعداد الکترون را از سمت راست کم کنید. پس از آن می گیریم
این به ما امکان می دهد معادله متعادل زیر را بنویسیم:
از آنجایی که باید الکترون ها به سمت چپ معادله اضافه می شد، نیمه واکنش کاهشی را توصیف می کند.
برای معادله (6) می توانیم بنویسیم
برای متعادل کردن این معادله، می توانید یک الکترون به سمت راست آن اضافه کنید. سپس
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 بالای انتشار جلوی شعله با احتمال زیاد تضعیف منابع احتراق، غیر یکنواختی 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 محصولات احتراق تأثیر می گذارد. واضح است که در 1.0) عملاً بر ترکیب اجزای گازهای دودکش تأثیر نمی گذارد 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 به دست آوردن 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 دریافت پلی فسفات 1/us,p = g P/g COD(HAc) را نشان می دهد.[ ...]
روی میز. 24.5 فاکتورهای بازده استوکیومتری تعیین شده در آزمایشات انجام شده در راکتورهای دسته ای کشت خالص را نشان می دهد. با وجود شرایط مختلف رشد میکروبیولوژیکی، این مقادیر مطابقت نسبتاً خوبی دارند.[ ...]
از عبارت (3.36) ضریب استوکیومتری "sat.r = 0.05 g P / g COD (HAc) را پیدا می کنیم.[ ...]
[ ...]
از مثال 3.2، می توانید ضرایب استوکیومتری معادله حذف اسید استیک را بیابید: 1 مول HAs (60 گرم HAs) به 0.9 مول از 02 و 0.9 32 = 29 g از 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 (همه آنها - K). در معادلات (3.14) و (3.15) فرض می شود که جزء i - محصولی که گزینش پذیری و بازده برای آن تعیین می شود، فقط در معادله استوکیومتری 1 (سپس E / \u003d x () تشکیل می شود. اجزای موجود در این فرمول ها بر حسب مول اندازه گیری می شوند (نام LO، همانطور که به طور سنتی در علوم شیمی پذیرفته شده است.[ ...]
هنگام تدوین معادلات ردوکس، ضرایب استوکیومتری برای 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 اتصال تعیین می شود. برای مثال، اکسیداسیون یون سدیم در ترکیب NaCl +1 و کلر -I است.[ ...]
نشان دادن استوکیومتری یک واکنش میکروبیولوژیکی با معادله تعادل استوکیومتری به جای جداول فاکتور بازده راحت‌تر است. چنین توصیفی از ترکیب اجزای یک سلول میکروبیولوژیکی مستلزم استفاده از یک فرمول تجربی است. فرمول ماده سلول C5H702N به طور تجربی ایجاد شد که اغلب در تهیه معادلات استوکیومتری استفاده می شود.[ ...]
روی میز. شکل 3.6 مقادیر معمولی برای سینتیک و سایر ثابت ها و همچنین ضرایب استوکیومتری را برای یک فرآیند تصفیه فاضلاب شهری هوازی نشان می دهد. لازم به ذکر است که بین ثابت های منفرد همبستگی خاصی وجود دارد، بنابراین لازم است از مجموعه ای از ثابت ها از یک منبع استفاده شود، نه اینکه ثابت های منفرد از منابع مختلف انتخاب شوند. 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 یک 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 واکنش های استوکیومتری ازن با الفین ها ایجاد شد. با یک ضریب متفاوت، توضیح این نتایج دشوار خواهد بود. با این حال، در کار مشخص شد که ضریب نشان داده شده 1.5 است. این با داده هایی مطابقت دارد که بر اساس آن ضریب استوکیومتری برابر با یک در pH 9 به دست می آید و ید بسیار بیشتری در یک محیط اسیدی نسبت به محیط 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 توسط ضرایب استوکیومتری مرتبط هستند که در متنوع‌ترین موجودات فقط در یک مرتبه متفاوت است. در عین حال، به دلیل راندمان بالای کاتالیز، هزینه های انرژی برای سنتز مواد جدید در موجودات بسیار کمتر از آنالوگ های فنی این فرآیندها است.[ ...]
اندازه‌گیری ویژگی‌های موتور و انتشار گازهای گلخانه‌ای مضر برای همه محفظه‌های احتراق در طیف وسیعی از تغییرات در ضریب هوای اضافی از مقدار استوکیومتری به یک مخلوط بسیار کم چربی انجام شد. روی انجیر 56 و 57 نتایج اصلی را بسته به a، نشان می دهد که با سرعت 2000 دقیقه و دریچه گاز باز است. مقدار زاویه پیشروی احتراق از شرط به دست آوردن حداکثر گشتاور انتخاب شد.[ ...]
فرآیند بیولوژیکی حذف فسفر پیچیده است، بنابراین، البته، رویکرد ما بسیار ساده شده است. روی میز. 8.1 مجموعه ای از ضرایب استوکیومتری را ارائه می دهد که فرآیندهایی را که با مشارکت فائو اتفاق می افتد، 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، فرض بر این است که 1 مول NO2 0.72 گرم یون NO7 می دهد. بر اساس 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 تصفیه خانه های بیوشیمیایی فاضلاب و تجزیه و تحلیل عملکرد آنها، معمولاً از پارامترهای طراحی زیر استفاده می شود: میزان اکسیداسیون بیولوژیکی، ضرایب استوکیومتری برای گیرنده های الکترون، سرعت رشد و خواص فیزیکی زیست توده لجن فعال. مطالعه تغییرات شیمیایی در ارتباط با دگرگونی‌های بیولوژیکی که در یک بیورآکتور رخ می‌دهند، به دست آوردن تصویر نسبتاً کاملی از عملکرد ساختار را ممکن می‌سازد. 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 سیستم های هوازی، مانند سیستم هایی که در آنها نیتریفیکاسیون اتفاق می افتد، کنترل pH محیط 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 (اکسی تانک) استفاده می کردند، مطالعه برهمکنش های شیمیایی نه تنها برای کنترل pH، بلکه برای محاسبه مهندسی تجهیزات خط لوله گاز نیز ضروری شد.[ . ..]
ثابت نرخ تبدیل کاتالیزوری k در حالت کلی در دمای معین تابعی از ثابت‌های سرعت واکنش‌های مستقیم، معکوس و جانبی و همچنین ضرایب انتشار معرف‌های اولیه و محصولات متقابل 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 عبارات محاسبه ثابت سرعت تبدیل کاتالیزوری برای مراحل و شرایط خاص خاص است. برای اجرای آن.[ ...]
برای کنترل واکنش خنثی سازی باید بدانیم چه مقدار اسید یا باز باید به محلول اضافه کرد تا مقدار pH مورد نظر به دست آید. برای حل این مشکل می توان از روش ارزیابی 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 با آن وارد معادله واکنش شیمیایی می شود، نسبت مستقیم دارد. بر اساس ترکیب سوخت، می توان فرض کرد که محصولات احتراق، به عنوان مثال، سوخت موشک مایع در محفظه شامل CO2، H20، CO، NO، OH، N2، H2، N. H، O، برای سوخت موشک جامد - از A1203، N2، H2، HC1، CO، CO2، H20 در T= 1100...2200 K.[ ...]
برای اثبات امکان استفاده از احتراق دو مرحله ای گاز طبیعی، مطالعات تجربی توزیع دمای محلی، غلظت اکسیدهای نیتروژن و مواد قابل احتراق در طول شعله بسته به ضریب هوای اضافی وارد شده از مشعل انجام شد. . آزمایش‌ها با احتراق گاز طبیعی در کوره دیگ بخار PTVM-50 مجهز به مشعل گرداب VTI با تخلیه جت گاز محیطی به یک جریان هوای عرضی چرخشی انجام شد. مشخص شده است که در ag O.wb فرآیند سوختن سوخت در فاصله 1f/X>out = 4.2 و در ag = 1.10 - در فاصله bf10out = 3.6 به پایان می رسد. این نشان دهنده طولانی شدن فرآیند احتراق در 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. سرعت واکنش در ستون سمت راست نشان داده شده است و ضرایب ارائه شده در جدول استوکیومتری هستند. با استفاده از داده های جدول می توان معادله موازنه جرم را نوشت، به عنوان مثال، برای ماده آلی به راحتی تجزیه پذیر Be in a reactor کاملا هم زده. عبارات مسئول حمل و نقل نیازی به توضیح ندارند. با ضرب ضرایب استوکیومتری از (در این مورد) ستون های "مولفه" در نرخ واکنش مربوطه از ستون سمت راست جدول، دو عبارت را برای توصیف تبدیل یک ماده پیدا می کنیم. 4.2.[...]
روی انجیر 50 تغییر محتوای Wx را در محصولات احتراق (g / kWh) بسته به ترکیب مخلوط و زمان احتراق 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 Ux به ضریب هوای اضافی پیچیده تر است، زیرا دو عامل متضاد وجود دارد. تشکیل 1NHOx به غلظت اکسیژن در مخلوط قابل احتراق و دما بستگی 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 اضافی، راندمان موثر حداکثر است.[ ...]
روی انجیر 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 ای که غلظت مواد واکنش دهنده را با ثابت تعادل وصل می کند بیانی ریاضی از قانون عمل جرم است که می تواند به صورت زیر فرموله شود: برای یک واکنش معکوس برگشت پذیر در حالت تعادل شیمیایی، نسبت حاصلضرب غلظت تعادل محصولات واکنش نسبت به حاصلضرب غلظت تعادل مواد اولیه در دمای معین یک مقدار ثابت 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. این روش از محلول 8 درصد KJ برای جذب دی اکسید نیتروژن استفاده می کند. تعیین یون های نیتریت در محلول حاصل با استفاده از معرف Griess-Ilosvay انجام می شود. محلول یدید پتاسیم یک جاذب NO2 بسیار موثرتر از محلول قلیایی است. با حجم آن (فقط 6 میلی لیتر) و سرعت جریان هوا (0.25 لیتر در دقیقه)، بیش از 2٪ NO2 از طریق دستگاه جذب با صفحه شیشه ای متخلخل نمی لغزد. نمونه های انتخاب 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، NO با این روش در نسبت غلظت NO: NOa 3: 1 تداخلی ندارد.[ ...]
معایب این روش که به طور گسترده در عمل پردازش زباله در دمای بالا معرفی شده است، 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 ترکیبات 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، ضریب هوای اضافی > 1.5)، گازهای خروجی ممکن است حاوی فسژن - کلر کربن بسیار سمی، یا کلرید اسید کربنیک (COC12) باشند. ). 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 حالت 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 انعکاس فعل و انفعالات شیمیایی به شکل صریح دارند - از طریق غلظت‌های جزئی واکنش‌دهنده‌ها cx، با در نظر گرفتن ضرایب استوکیومتری V. واکنش‌های خاص.
