Как составить мольное соотношение

Мольное соотношение: определение и примеры

На чтение 3 мин. Просмотров 491 Опубликовано 27.05.2021

В химической реакции соединения реагируют в заданном соотношении. Если соотношение несбалансированное, будет остаток реагента. Чтобы понять это, вам необходимо знать молярное отношение или мольное соотношение.

Содержание

1. Определение мольного отношения
2. Пример мольного отношения: сбалансированное уравнение
3. Пример несбалансированного уравнения

Определение мольного отношения

Мольное соотношение представляет собой соотношение между количествами в молях любых двух соединений, участвующих в химической реакции. Мольные отношения используются в качестве коэффициентов пересчета продуктов и реагентов во многих химических задачах. Мольное соотношение может быть определено путем изучения коэффициентов перед формулами в сбалансированном химическом уравнении.

Также известно как: Мольное соотношение также называется мольное отношение .

Пример мольного отношения: сбалансированное уравнение

Для реакция:
2 H ₂ (g) + O ₂ (g) → 2 H ₂ O (г)

Мольное соотношение между O ₂ и H ₂ O 1: 2. На каждый использованный 1 моль O ₂ образуется 2 моля H ₂ O.

Молярное соотношение между H ₂ и H ₂ O составляет 1: 1. На каждые 2 моля H ₂ образуется 2 моля H ₂ O. Если использовать 4 моля водорода, то получится 4 моля воды.

Пример несбалансированного уравнения

Другой пример , начнем с несбалансированного уравнения:

O ₃ → O ₂

При осмотре вы можете увидеть, что это уравнение не сбалансировано, потому что масса не сохраняется. В озоне (O ₃ ) больше атомов кислорода, чем в газообразном кислороде (O ₂ ). Вы не можете рассчитать мольное соотношение для несбалансированного уравнения. Уравновешивание этого уравнения дает:

2O ₃ → 3O ₂

Теперь вы можете использовать коэффициенты перед озоном и кислородом, чтобы найти мольное соотношение . Соотношение озона 2 к кислороду 3 или 2: 3. Как ты этим пользуешься? Допустим, вас просят определить, сколько граммов кислорода образуется, когда вы реагируете на 0,2 грамма озона.

1. Первый шаг – это узнать, сколько молей озона содержится в 0,2 грамма. (Помните, что это молярное соотношение, поэтому в большинстве уравнений соотношение для граммов не одно и то же.)
2. Чтобы преобразовать граммы в моль, найдите атомный вес кислорода в периодической таблице. На моль приходится 16,00 граммов кислорода.
3. Чтобы определить, сколько молей содержится в 0,2 грамма, решите:
   x моль = 0,2 грамма * (1 моль/16,00 граммов) .
   Вы получите 0,0125 моль.
4. Используйте мольное соотношение, чтобы определить, сколько молей кислорода производит 0,0125 моль озона:
   моль кислорода = 0,0125 моль озон * (3 моля кислорода/2 моля озона).
   Решив это, вы получите 0,01875 моль газообразного кислорода.
5. Наконец, преобразуйте количество молей газообразного кислорода в граммы для ответа:
   граммы газообразного кислорода = 0,01875 моль * (16. 00 граммов/моль)
   граммов газообразного кислорода = 0,3 грамма

Должно быть довольно очевидно, что вы могли подключить мольную долю прямо сейчас в этом конкретном примере, потому что только один тип атомов присутствует в обеих частях уравнения. Однако полезно знать процедуру, когда вы сталкиваетесь с более сложными проблемами, которые необходимо решить.

EXAMPLE 1

Consider the reaction: #”2Al” + “3I”_2 → “2AlI”_3#

What is the experimental molar ratio of #”Al”# to #”I”_2# if 1.20 g #”Al”# reacts with 2.40 g #”I”_2#?

Solution

Step 1: Convert all masses into moles.

#1.20 cancel(“g Al”) × “1 mol Al”/(26.98 cancel(“g Al”)) = “0.044 48 mol Al”#

#2.40 cancel(“g I₂”) × (“1 mol I”_2)/(253.8 cancel(“g I₂”)) = “0.009 456 mol I”_2#

Step 2: Calculate the molar ratios

To calculate the molar ratios, you put the moles of one reactant over the moles of the other reactant.

This gives you a molar ratio of #”Al”# to #”I”_2# of #0.04448/0.009456#

Usually, you divide each number in the fraction by the smaller number of moles. This gives a ratio in which no number is less than 1.

The experimental molar ratio of #”Al”# to #”I”_2# is then #0.04448/0.009456 = 4.70/1# (3 significant figures)

The experimental molar ratio of #”I”_2# to #”Al”# is #1/4.70#

Note: It is not incorrect to divide by the larger number and express the above ratios as 1:0.213 and 0.213:1, respectively. It is just a matter of preference.

EXAMPLE 2

A student reacted 10.2 g of barium chloride with excess silver nitrate, according to the equation

#”BaCl”_2(“aq”) + “2AgNO”_3(“aq”) → “2AgCl(s)” + “Ba(NO”_3)_2(“aq”)#

She isolated 14.5 g of silver chloride. What was her experimental molar ratio of #”AgCl”# to #”BaCl”_2#?

Solution

Step 1: Convert all masses into moles

#10.2 cancel(“g BaCl₂”) × (“1 mol BaCl”_2)/(208.2 cancel(“g BaCl₂”)) = “0.048 99 mol BaCl”_2#

#14.5 cancel(“g AgCl”) × “1 mol AgCl”/(143.3 cancel(“g AgCl”)) = “0.1012 mol AgCl”#

Step 2: Calculate the molar ratios

The experimental molar ratio of #”AgCl”# to #”BaCl”_2# is #0.1012/0.04899 = 2.07/1#

Here is a video example:

video from: Noel Pauller

Молярное соотношение: определение и примеры

Молярное соотношение: определение и примеры — Науки

Содержание:

В химической реакции соединения реагируют в заданном соотношении. Если соотношение несбалансированное, будет остаток реагента. Чтобы понять это, вам нужно знать молярное соотношение или мольное соотношение.

Определение отношения молей

Мольное соотношение — это соотношение между количествами в молях любых двух соединений, участвующих в химической реакции. Мольные отношения используются в качестве коэффициентов пересчета продуктов и реагентов во многих химических задачах. Молярное соотношение может быть определено путем изучения коэффициентов перед формулами в сбалансированном химическом уравнении.

Также известен как: Молярное соотношение также называется мольное отношение.

Пример мольного отношения: сбалансированное уравнение

Мольное соотношение между O₂ и H₂О равно 1: 2. На каждый 1 моль O₂ используется, 2 моль H₂O образуются.

Мольное соотношение между H₂ и H₂O составляет 1: 1. На каждые 2 моль H₂ используется, 2 моль H₂O образуются. Если использовать 4 моля водорода, то получится 4 моля воды.

Пример несбалансированного уравнения

В качестве другого примера давайте начнем с несбалансированного уравнения:

При осмотре вы можете увидеть, что это уравнение не сбалансировано, потому что масса не сохраняется. В озоне больше атомов кислорода (O₃), чем в газообразном кислороде (O₂). Вы не можете рассчитать мольное соотношение для несбалансированного уравнения. Балансировка этого уравнения дает:

Теперь вы можете использовать коэффициенты перед озоном и кислородом, чтобы найти мольное соотношение. Соотношение озона 2 к кислороду 3 или 2: 3. Как вы это используете? Допустим, вас просят определить, сколько граммов кислорода образуется, когда вы реагируете на 0,2 грамма озона.

1. Первый шаг — определить, сколько молей озона содержится в 0,2 грамма. (Помните, что это молярное соотношение, поэтому в большинстве уравнений соотношение для граммов неодинаково.)
2. Чтобы преобразовать граммы в моль, найдите атомный вес кислорода в периодической таблице. На моль приходится 16,00 граммов кислорода.
3. Чтобы узнать, сколько родинок в 0,2 грамма, решите:
   х моль = 0,2 грамма * (1 моль / 16,00 грамма).
   У вас получится 0,0125 моль.
4. Воспользуйтесь мольным соотношением, чтобы определить, сколько молей кислорода производит 0,0125 моль озона:
   моль кислорода = 0,0125 моль озона * (3 моля кислорода / 2 моля озона).
   Решив это, вы получите 0,01875 моль газообразного кислорода.
5. Наконец, для ответа переведите количество молей газообразного кислорода в граммы:
   граммы газообразного кислорода = 0,01875 моль * (16,00 г / моль)
   граммы газообразного кислорода = 0,3 грамма

Должно быть довольно очевидно, что в этом конкретном примере вы могли сразу же ввести мольную долю, потому что в обеих частях уравнения присутствовал только один тип атомов. Тем не менее, полезно знать процедуру, когда вы сталкиваетесь с более сложными проблемами, которые необходимо решить.

Как решать задачи по химии. Расчет по уравнениям химических реакций.

Как решать задачи по химии? Как проводить простейшие расчеты по уравнениям химических реакций? Сколько выделяется газа, образуется воды, выпадает осадка или сколько получается конечного продукта реакций? Сейчас мы постараемся разобрать все нюансы и ответить на эти вопросы, которые очень часто возникают при изучении химии.

Решение задач в химии является неотъемлемой частью в изучении этой сложной, но очень интересной науки.

Алгоритм решения задач по химии

1. Прочитать условия задачи (если они есть). Да, об этом все знают — как же решить задачу без условий — но все же, для полноты инструкции, мы не могли не указать этот пункт.
2. Записать данные задачи. На этом пункте мы не будем заострять внимание, так как требования различных учебных заведений, учителей и преподавателей могут значительно отличаться.
3. Записать уравнение реакции. Теперь начинается самое интересное! Здесь нужно быть внимательным! Обязательно необходимо верно расставить коэффициенты перед формулами веществ. Если вы забудете это сделать, то все наши усилия буду напрасны.
4. Провести соответствующие расчеты по химическому уравнению. Далее рассмотрим, как же сделать эти самые расчеты.

Для этого у нас есть два пути, как решить задачу по химии. Условно, назовем их правильным (используя понятия количества вещества) и неправильным (используя пропорции). Конечно же, мы бы рекомендовали решать задачи правильным путем. Так как у неправильного пути имеется очень много противников. Как правило, учителя считают, что ученики, решающие задачи через пропорции, не понимают самой сути протекания процессов химических реакций и решают задачи просто математически.

Расчет по уравнениям химических реакций с использованием понятия количества вещества

Суть данного метода, состоит в том, что вещества реагируют друг с другом в строгом соотношении. И уравнение реакции, которое мы записали ранее, дает нам это соотношение. Коэффициенты перед формулами веществ дают нам нужные данные для расчетов.

Для примера, запишем простую реакцию нейтрализации серной кислоты и гидроксида натрия.

H_<2>SO_ <4>+ NaOH → Na_<2>SO_ <4>+ H_<2>O

H_<2>SO_ <4>+ 2NaOH → Na_<2>SO_ <4>+ 2H_<2>O

Исходя из этого уравнения, мы видим, что одна молекула серной кислоты взаимодействует с двумя молекулами гидроксида натрия. И в результате этой реакции получается одна молекула сульфата натрия и две молекулы воды.

Сейчас мы немного отступим от разбора задач, чтобы познакомиться с основными понятиями, которые пригодятся нам в решении задач по химии.

Рассчитывать количество молекул, например в 98 граммах серной кислоты — это не самое удобное занятие. Числа будут получаться огромными ( ≈ 6,022140857⋅10 23 молекул в 98 граммах серной кислоты) . Для этого в химии ввели понятие количества вещества (моль) и молярная масса.

1 Моль (единица измерения количества вещества) — это такое количество атомов, молекул или каких либо еще структурных единиц, которое содержится в 12 граммах изотопа углерода-12. Позднее выяснилось, что в 12 граммах вещества углерод-12 содержится 6,022140857⋅10 23 атомов. Соответственно, можно сказать, что 1 моль, это такая масса вещества, в которой содержится 6,022140857⋅10 23 атомов (или молекул) этого вещества.

Но ведь молекулы и атомы имеют различный состав и различное строение. Разные атомы содержат разное количество протонов и нейтронов. Соответственно 1 моль для разных веществ будет иметь разную массу, имея при это одинаковое количество молекул ( атомов). Эта масса называется молярной.

Молярная масса — это масса 1 моля вещества.

Используя данные понятия, можно сказать, что 1 моль серной кислоты реагирует с 2 молями гидроксида натрия, и в результате получается 1 моль сульфата натрия и 2 моль воды. Давайте запишем эти данные под уравнением реакции для наглядности.

beginH_<2>SO_ <4>& + & 2NaOH & → & Na_<2>SO_ <4>& + & 2H_<2>O \ 1 : моль & & 2 : моль & & 1 : моль & & 2 : моль end

Следом запишем молярные массы для этих веществ

begin H_<2>SO_ <4>& + & 2NaOH & → & Na_<2>SO_ <4>& + & 2H_<2>O \ 1 : моль & & 2 : моль & & 1 : моль & & 2 : моль \ 98 : г& & 40 : г & & 142 : г & & 18 : г end

Теперь, зная массу одного из веществ, мы можем рассчитать, сколько нам необходимо второго вещества для полного протекания реакции, и сколько образуется конечных продуктов.

Для примера, решим по этому же уравнению несколько задач.

Задача. Сколько грамм гидроксида натрия (NaOH) необходимо для того, чтобы 49 грамм серной кислоты (H₂SO₄) прореагировало полностью?

Итак, наши действия: записываем уравнение химической реакции, расставляем коэффициенты. Для наглядности, запишем данные задачи над уравнением реакции. Неизвестную величину примем за Х. Под уравнением записываем молярные массы, и количество молей веществ, согласно уравнению реакции:

begin49 : г & & X : г & & & & \ H_<2>SO_ <4>& + & 2NaOH & → & Na_<2>SO_ <4>& + & 2H_<2>O \ 1 : моль & & 2 : моль & & 1 : моль & & 2 : моль \ 98 : г& & 40 : г & & 142 : г & & 18 : г end

Записывать данные под каждым веществом — не обязательно. Достаточно это будет сделать для интересующих нас веществ, из условия задачи. Запись выше дана для примера.

Примерно так должны выглядеть данные, записанные по условиям задачи. Не претендуем на единственно правильное оформление, требования у всех разные. Но так, как нам кажется, смотрится все довольно наглядно и информативно.

Первое наше действие — пересчитываем массу известного вещества в моли. Для этого разделим известную массу вещества (49 грамм) на молярную массу:

4998=0,5 моль серной кислоты

Как уже упоминалось ранее, по уравнению реакции 1 моль серной кислоты реагирует с 2 моль гидроксида натрия. Соответственно с 0,5 моль серной кислоты прореагирует 1 моль гидроксида натрия.

n(NaOH)=0.5*2=1 моль гидроксида натрия

Найдем массу гидроксида натрия, умножив количество вещества на молярную массу:

1 моль * 40 г/моль = 40 грамм гидроксида натрия.

Ответ: 40 грамм NaOH

Как видите, в решении задачи по уравнению реакции нет ничего сложного. Задача решается в 2-3 действия, с которыми справятся ученики начальных классов. Вам необходимо всего лишь запомнить несколько понятий.

Решение задач по химии через пропорцию

Ну и расскажем про второй способ вычислений по уравнениям химических реакций — вычисления через пропорцию. Этот способ может показаться немного легче, так как в некоторых случаях можно пропустить стадию перевода массы вещества в его количество. Чтобы было более понятно, объясню на том же примере.

Так же, как и в прошлом примере, запишем уравнение реакции, расставим коэффициенты и запишем над уравнением и под уравнением известные данные.

Для этого способа, нам так же понадобится записать под уравнением реакции, следом за молярной массой, массу вещества, соответствующую его количеству по уравнению. Если проще, то просто перемножить две строки под уравнением реакции, количество моль и молярную массу. Должно получиться так:

begin49 : г & & X : г & & & & \ H_<2>SO_ <4>& + & 2NaOH & → & Na_<2>SO_ <4>& + & 2H_<2>O \ 1 : моль & & 2 : моль & & 1 : моль & & 2 : моль \ 98 : г& & 40 : г & & 142 : г & & 18 : г \ 98 : г & & 80 : г & & 142 : г & & 36 : г end

А теперь внимание, начинается магия! Нас интересует строка данных над уравнением, и самая нижняя строка под уравнением. Составим из этих данных пропорцию.

Далее находим неизвестное значение Х из пропорции и радуемся полученному значению:

Х=49*80/98=40 грамм

Как видим, получается тот же результат. Прежде всего, при решении задач в химии, главное все же — понимание химических процессов. Тогда решение задачи не станет для вас проблемой!

Расчеты массы вещества по уравнению химической реакции

Этот видеоурок доступен по абонементу

У вас уже есть абонемент? Войти

При решении расчетных химических задач необходимо умение производить вычисления по уравнению химической реакции. Урок посвящен изучению алгоритма расчетов массы (объема, количества) одного из участников реакции по известной массе (объему, количеству) другого участника реакции.

В стехиометрии или при изучении относительного количества веществ в реакциях вы столкнетесь с двумя ситуациями, требующими расчета мольного соотношения. В одном из них вы анализируете таинственное вещество, чтобы определить его эмпирическую формулу, а в другом вы рассчитываете относительные количества реагентов и продуктов в реакции. В первом случае вам обычно необходимо взвесить отдельные компоненты соединения и рассчитать количество молей каждого из них. Во втором случае обычно можно найти мольное отношение, уравновешивая уравнение для реакции.

Определение эмпирической формулы

Типичная процедура определения эмпирической формулы загадочного соединения состоит в том, чтобы проанализировать его на предмет составных элементов. Если вы получите вес каждого элемента в соединении, вы можете определить количество молей каждого соединения, разделив фактический вес в граммах на атомный вес этого элемента. Чтобы сделать это, вам нужно посмотреть атомные веса в периодической таблице или, чтобы упростить себе задачу, вы можете использовать онлайн калькулятор молей, который автоматически конвертирует вес в граммах в число родинок.

Как только вы знаете количество молей каждого компонента соединения, вы делите каждый из них на один с наименьшим числом и округляет до ближайшего целого числа. Числа являются мольными отношениями, и они появляются как индексы в эмпирической формуле.

Пример: вы анализируете соединение и обнаруживаете, что оно содержит 0, 675 г водорода (H), 10, 8 г кислорода (O) и 13, 5 г кальция (Ca). Какова эмпирическая формула?

1. Найти количество молей каждого элемента

Молярная масса водорода составляет 1 г (с округлением до одного десятичного знака), поэтому число молей, присутствующих в соединении, составляет 0, 675 / 1 = 0, 675. Молярная масса кислорода составляет 16 г, а молярная масса кальция составляет 40, 1 г. Выполнив ту же операцию для этих элементов, вы обнаружите, что число родинок каждого элемента:

• H – 0, 675
• O – 0, 675
• Ca – 0, 337

2. Разделите наименьшее число на другие

Кальций – это элемент с наименьшим числом родинок, который равен 0, 337. Разделите это число на остальные, чтобы получить мольное соотношение. В данном случае это H – 2, O – 2 и Ca – 1. Другими словами, для каждого атома кальция в соединении существует два атома водорода и два атома кислорода.

3. Напишите эмпирическую формулу

Числа, полученные как мольное соотношение элементов, отображаются в эмпирической формуле в виде индексов. Эмпирическая формула для соединения представляет собой CaO ₂ H ₂, который обычно пишется Ca (OH) ₂.

Балансировка уравнения реакции

Если вы знаете реагенты и продукты реакции, вы можете написать несбалансированное уравнение для реакции, поместив реагенты с одной стороны и продукты с другой. Закон сохранения массы требует, чтобы обе стороны уравнения имели одинаковое количество атомов каждого элемента, и это дает ключ к пониманию того, как найти мольное отношение. Умножьте каждую сторону уравнения на коэффициент, который уравновешивает уравнение. Коэффициенты умножения отображаются в виде коэффициентов, и эти коэффициенты говорят вам о мольных соотношениях каждого из соединений в реакции.

Например, водород и кислород объединяются, чтобы сформировать воду. Неуравновешенное уравнение имеет вид H ₂ + O ₂ -> H ₂ O. Однако это уравнение не сбалансировано, потому что с одной стороны больше атомов кислорода, чем с другой. Сбалансированное уравнение равно 2H ₂ + O ₂ -> 2 H ₂ O. На каждый атом кислорода требуется два атома водорода, чтобы произвести эту реакцию, поэтому мольное соотношение между водородом и кислородом составляет 2: 1. В результате реакции образуются две молекулы воды, поэтому мольное соотношение между кислородом и водой составляет 1: 2, но мольное соотношение между водой и водородом составляет 2: 2.

Teachs.ru