Стехиометрические расчеты по уравнениям реакций


На основе закона сохранения массы и закона постоянства состава для необратимой (полностью протекающей в одном направлении) реакции можно расчитать по известному значению массы одного из веществ (реагента или продукта) значения массы всех остальных веществ принимающих участие в реакции. Уравнение реакции должно быть точно известно. Такие расчеты являются предметом раздела химии, называемого стехиометрия.
Стехиометрические расчеты по уравнениям реакций основаны на соотношении:

mA / mB = nA·MA / nB·MB

где
А — формула вещества в реакции;
mA — известная масса вещества А;
В — формула любого другого вещества (реагента, продукта) в реакции;
mВ — значение массы вещества В которую необходимо найти;
nA и nB — количества веществ, численно равные стехиометрическим коэффициентам при формулах соответствующих веществ в уравнении реакции.

Искомую величину mВ расчитывают по уравнению:

mВ = mA·nВ·MВ / nА·MА

Решение типовой задачи по нахождению массы одного из реагентов (или продуктов) включает следующие этапы.

1. Составляют и проверяют уравнение химической реакции

3Fe3O4 + 8Al = 9Fe + 4Al2O3

2. По условию задачи устанавливают, масса какого вещества задана и массу каких веществ требуется определить. Например, для приведенной реакции, необходимо определить массу реагентов (Fe3O4 и Al), если известна масса одного из продуктов — железа (500 г).

3. Расчитывают значения молярной массы веществ, участвующих в реакции.

M(Al) = 26.98 г/моль;M(Fe3O4) = 231.54 г/моль; M(Fe) = 55.85 г/моль

4. Устанавливают значения стехиометрических количеств тех же веществ.

n(Al) = 8 моль;n(Fe3O4) = 3 моль; n(Fe) = 9 моль

5. Записывают расчетные формулы, подставляют значения известных величин и находят значения искомых величин

m(Al) = m(Fe)·n(Al)·M(Al) / n(Fe)·M(Fe) = 500 г · 8 моль · 26,8 г/моль / 9 моль · 55,85 г/моль = 214,7 г

m(Fe3O4) = m(Fe)·n(Fe3O4)·M(Fe3O4) / n(Fe)·M(Fe) = 500 г · 3 моль · 231,54 г/моль / 9 моль · 55,85 г/моль = 691,0 г

6. Формулируют ответ задачи. В данном примере для получения 500 г железа в соответствии со стехиометрией данной реакции необходимо взять 214,7 г Al и 691,0 г Fe3O4).

Если участниками раекции являются газы, то для упрощения стехиометрических расчетов (при заданном или искомом значении объема газа) используют значение молярного объема газа VM вместо его молярной массы.


Комментарии запрещены.