화학 양 론적 계산 : 해결 된 단계 및 연습 - 화학 - 2025

화학량 계산 화학 반응에 관여하는 원소 또는 화합물의 질량 비율에 기초하여 제조되는 것들이다.

이를 수행하는 첫 번째 단계는 관심있는 화학 반응의 균형을 맞추는 것입니다. 마찬가지로 화학 공정과 관련된 화합물의 정확한 공식을 알아야합니다.

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화학 양 론적 계산은 다음과 같은 일련의 법칙의 적용을 기반으로합니다. 질량 보존 법칙; 일정한 비율 또는 일정한 구성의 법칙; 마지막으로 여러 비율의 법칙입니다.

질량 보존 법칙은 화학 반응에서 반응물의 질량의 합이 생성물의 질량의 합과 같다고 말합니다. 화학 반응에서 총 질량은 일정하게 유지됩니다.

명확한 비율 또는 일정한 조성의 법칙은 순수한 화합물의 다른 샘플이 동일한 질량 비율에서 동일한 원소를 갖는다 고 말합니다. 예를 들어, 순수한 물은 그 근원이 무엇이든, 그것이 어떤 대륙 (또는 행성)에서 왔는지에 관계없이 동일합니다.

그리고 세 번째 법칙, 다중 비율의 법칙은 두 원소 A와 B가 하나 이상의 화합물을 형성 할 때, 각 화합물에서 원소 A의 주어진 질량과 결합하는 원소 B의 질량 비율을 나타냅니다. , 작은 정수로 표현할 수 있습니다. 즉, A _n B _m n 및 m은 정수입니다.

화학 양 론적 계산과 그 단계는 무엇입니까?

화학 반응을 연구 할 때 발생할 수있는 다양한 질문을 해결하기 위해 고안된 계산입니다. 이를 위해서는 화학 공정과이를 규율하는 법에 대한 지식이 있어야합니다.

화학 양 론적 계산을 사용하면 예를 들어 한 반응물의 질량에서 다른 반응물의 미지 질량을 얻을 수 있습니다. 또한 화합물에 존재하는 화학 원소의 조성 비율을 알 수 있으며 그로부터 화합물의 실험식을 얻을 수 있습니다.

결과적으로, 화합물의 경험적 또는 최소 공식에 대한 지식은 분자식의 확립을 허용합니다.

또한 화학 양 론적 계산을 통해 제한 시약 인 화학 반응 또는 잉여 시약이 있는지 여부와 그 질량을 알 수 있습니다.

단계

단계는 제기 된 문제의 유형과 복잡성에 따라 달라집니다.

두 가지 일반적인 상황은 다음과 같습니다.

-두 개의 원소가 반응하여 화합물을 생성하고 반응하는 원소 중 하나의 질량 만 알려져 있습니다.

-두 번째 원소의 미지의 질량과 반응으로 인한 화합물의 질량을 알고 싶습니다.

일반적으로 이러한 연습 문제를 해결하려면 다음 단계 순서를 따라야합니다.

-화학 반응의 방정식을 설정하십시오.

-방정식의 균형.

-세 번째 단계는 원소의 원자량과 화학 양론 계수를 사용하여 반응 원소의 질량 비율을 구하는 것입니다.

-그런 다음 정의 된 비율의 법칙을 사용하여 반응 요소의 질량을 알고 나면 두 번째 요소의 질량을 알고 두 번째 요소와 반응하는 비율을 알 수 있습니다.

-그리고 다섯 번째와 마지막 단계에서 반응 원소의 질량을 알고 있다면 그 합을 통해 반응에서 생성 된 화합물의 질량을 계산할 수 있습니다. 이 경우이 정보는 질량 보존 법칙에 따라 얻습니다.

해결 된 운동

-연습 1

Mg 15g과 S 15g이 반응하여 MgS를 형성 할 때 남은 시약은 무엇입니까? 그리고 반응에서 몇 그램의 MgS가 생성됩니까?

데이터:

-Mg 및 S의 질량 = 15g

-원자량 Mg = 24.3g / mol.

-원자량 S = 32.06g / mol.

1 단계 : 반응 방정식

Mg + S => MgS (이미 균형 잡힘)

2 단계 : Mg와 S가 결합하여 MgS를 생성하는 비율 설정

간단하게하기 위해 Mg의 원자량은 24g / mol로, S의 원자량은 32g / mol로 반올림 할 수 있습니다. 따라서 S와 Mg가 결합 된 비율은 32:24가되고 2 항을 8로 나누면 비율이 4 : 3으로 줄어 듭니다.

반대로 Mg가 S와 결합하는 비율은 3 : 4 (Mg / S)입니다.

3 단계 : 과잉 반응물과 그 질량에 대한 논의 및 계산

Mg와 S의 질량은 둘 다 15g이지만 Mg와 S가 반응하는 비율은 1 : 1이 아니라 3 : 4입니다. 그러면 과잉 반응물이 S에 대해 낮은 비율로 발견되기 때문에 Mg라고 추론 할 수 있습니다.

이 결론은 15g의 S와 반응하는 Mg의 질량을 계산하여 테스트 할 수 있습니다.

g의 Mg = 15g의 S x (3g의 Mg) / mol) / (4g의 S / mol)

11.25g의 Mg

초과 Mg의 질량 = 15g-11.25g

3.75 그램

4 단계 : 질량 보존 법칙에 따라 반응에서 형성된 MgS의 질량

MgS의 질량 = Mg의 질량 + S의 질량

11.25g + 15g.

26, 25g

교육 목적을위한 연습은 다음과 같이 수행 할 수 있습니다.

이 경우 4 : 3의 비율을 사용하여 15g의 Mg와 반응하는 S의 그램을 계산합니다.

g의 S = 15g의 Mg x (4g의 S / mol) / (3g의 Mg / mol)

20g

이 경우에 제시된 상황이라면, 15g의 S는 5g이 부족한 15g의 Mg와 완전히 반응하기에 충분하지 않다는 것을 알 수 있었다. 이것은 두 반응성 요소가 동일한 질량을 가질 때 과잉 시약이 Mg이고 S가 MgS 형성의 제한 시약임을 확인합니다.

-운동 2

순도 비율이 97.5 % 인 NaCl 52g에서 염화나트륨 (NaCl)과 불순물의 질량을 계산합니다.

데이터:

-샘플 질량 : NaCl 52g

-순수 비율 = 97.5 %.

1 단계 : NaCl의 순수 질량 계산

NaCl 질량 = 52gx 97.5 % / 100 %

50.7g

2 단계 : 불순물 질량 계산

% 불순물 = 100 %-97.5 %

2.5 %

불순물의 질량 = 52gx 2.5 % / 100 %

1.3g

따라서 소금 52g 중 50.7g은 순수한 NaCl 결정이며 1.3g의 불순물 (다른 이온 또는 유기물 등)입니다.

-운동 3

40g의 질산 (HNO ₃ )에는 분자량이 63g / mol이고 O의 원자량은 16g / mol이라는 것을 알고있는 산소 (O)의 질량은 얼마입니까?

데이터:

-HNO ₃ 의 질량 = 40g

-원자량 O = 16g / mol.

-HNO _3의 분자량

1 단계 : HNO의 몰 수 계산

몰 HNO ₃ HNO = 40g의 ₃ HNO X의 1 몰 ₃ HNO의 / 63g ₃

0.635 몰

2 단계 : 존재하는 O의 몰 수 계산

HNO _3에 대한 공식은 HNO _3의 몰당 3 몰의 O가 있음을 나타냅니다 _.

O의 몰 = 0.635 몰의 HNO ₃ X 3 몰의 O / 몰의 HNO ₃

1.905 몰의 O

3 단계 : HNO 40g에 존재하는 O의 질량 계산

g의 O = 1.905 몰의 O x 16 g의 O / 몰의 O

30.48g

즉, 40g의 HNO ₃ 중 30.48g은 전적으로 산소 원자 몰의 무게 때문입니다. 이 많은 양의 산소는 전형적인 옥소 음이온 또는 3 차 염 ( 예 : NaNO ₃ )입니다.

-운동 4

20g의 염소산 칼륨 (KClO ₃ )이 분해되면 몇 그램의 염화칼륨 (KCl)이 생성 됩니까? KCl의 분자량은 74.6g / mol이고 KClO ₃ 의 분자량 은 122.6g / 몰

데이터:

-KClO ₃ 의 질량 = 20g

-KCl의 분자량 = 74.6g / mol

-KClO ₃ 의 분자량 = 122.6g / mol

1 단계 : 반응 방정식

2KClO ₃ => 2KCl + 3O ₂

2 단계 : KClO의 질량 계산

KClO ₃ g = 2 몰 x 122.6g / 몰

245.2g

3 단계 : KCl의 질량 계산

KCl g = 2 몰 x 74.6g / 몰

149.2 지

4 단계 : 분해에 의해 생성 된 KCl의 질량 계산

KClO 245 g ₍₃₎ 의 KCl 149.2 g 분해에 의해 생성된다. 그런 다음이 비율 (화학 양론 계수)을 사용하여 20g의 KClO ₃ 에서 생성되는 KCl의 질량을 찾을 수 있습니다 .

KCl g = KClO ₃ 20g x KCl 149g / KClO ₃ 245.2g

12.17g

KClO ₃ 내에서 O _2의 질량비는 어떻습니까 ? 20g의 KClO ₃ 중 절반 이하는 옥소 음이온 염소산염의 일부인 산소 때문입니다.

-운동 5

다음 물질의 백분율 구성을 찾으십시오 : a) dopa, C ₉ H ₁₁ NO ₄ 및 b) Vanillin, C ₈ H ₈ O ₃ .

a) 도파

1 단계 : Dopa C의 분자량 찾기

이를 위해 화합물에 존재하는 원소의 원자량에 처음에 아래 첨자로 표시되는 몰 수를 곱합니다. 분자량을 찾기 위해 다른 원소가 기여하는 그램을 더합니다.

탄소 (C) : 12g / mol x 9mol = 108g

수소 (H) : 1g / mol x 11mol = 11g

질소 (N) : 14g / mol x 1mol = 14g

산소 (O) : 16g / mol x 4mol = 64g

Dopa 분자량 = (108g + 11g + 14g + 64g)

197 지

2 단계 : dopa에있는 요소의 구성 비율 찾기

이를 위해 분자량 (197g)은 100 %로 간주됩니다.

C의 % = 108g / 197g x 100 %

54.82 %

% H = 11g / 197g x 100 %

5.6 %

N의 % = 14g / 197gx 100 %

7.10 %

% O = 64g / 197g

32.48 %

b) 바닐린

파트 1 : 바닐린 C의 분자량 계산

이를 위해 각 원소의 원자량에 존재하는 몰의 수를 곱하고 다른 원소가 기여하는 질량을 더합니다.

C : 12g / 몰 x 8 몰 = 96g

H : 1g / 몰 x 8 몰 = 8g

또는 : 16g / mol x 3mol = 48g

분자량 = 96g + 8g + 48g

152 지

2 부 : 바닐린에서 다른 원소의 % 찾기

분자량 (152g / mol)은 100 %를 나타내는 것으로 가정합니다.

C의 % = 96g / 152gx 100 %

63.15 %

H의 % = 8g / 152gx 100 %

5.26 %

% O = 48g / 152gx 100 %

31.58 %

-운동 6

알코올의 질량비 조성은 탄소 (C) 60 %, 수소 (H) 13 %, 산소 (O) 27 %이다. 최소 공식 또는 경험적 공식을 얻으십시오.

데이터:

원자량 : C 12g / mol, H 1g / mol 및 산소 16g / mol.

1 단계 : 알코올에 존재하는 원소의 몰수 계산

알코올의 질량은 100g으로 가정합니다. 결과적으로 C의 질량은 60g, H의 질량은 13g, 산소의 질량은 27g입니다.

몰 수 계산 :

몰수 = 원소의 질량 / 원소의 원자량

C의 몰 = 60g / (12g / mol)

5 몰

H의 몰 = 13g / (1g / mol)

13 두더지

O의 몰 = 27g / (16g / mol)

1.69 몰

2 단계 : 최소 또는 경험적 공식 얻기

이렇게하려면 두더지 수 사이의 정수 비율을 찾으십시오. 이것은 최소 공식에서 원소의 원자 수를 얻는 데 사용됩니다. 이를 위해 서로 다른 원소의 몰을 원소의 몰수로 더 적게 나눈다.

C = 5 몰 /1.69 몰

C = 2.96

H = 13 몰 /1.69 몰

H = 7.69

O = 1.69 몰 /1.69 몰

O = 1

이 수치를 반올림하면 최소 공식은 C ₃ H ₈ O입니다.이 공식은 프로판올, CH ₃ CH ₂ CH ₂ OH 의 공식에 해당합니다 . 그러나,이 화학식은 또한 화합물 CH ₃ CH ₂ OCH ₃ , 에틸 메틸 에테르의 화학식이다 .

참고 문헌

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