Bir oksidasyon-indirgeme reaksiyonu (ORR) için bir denklem hazırlarken, indirgeyici ajanı, oksitleyici ajanı ve verilen ve alınan elektron sayısını belirlemek gerekir. Stokiyometrik ORR katsayıları, elektron dengesi yöntemi veya elektron-iyon dengesi yöntemi (ikincisine yarı reaksiyon yöntemi de denir) kullanılarak seçilir. Birkaç örneğe bakalım. OVR denklemlerinin derlenmesine ve seçilmesine bir örnek olarak stokiyometrik katsayılar Demir (II) disülfürün (pirit) konsantre nitrik asit ile oksidasyon sürecini analiz edelim: Her şeyden önce olası reaksiyon ürünlerini belirleyeceğiz. Nitrik asit güçlü bir oksitleyici ajandır, dolayısıyla sülfit iyonu maksimum oksidasyon durumuna S (H2S04) veya S'ye (SO2) ve Fe - Fe'ye oksitlenebilirken, HN03 NO veya N02'ye indirgenebilir (set) Belirli ürünlerin miktarı, reaktiflerin konsantrasyonları, sıcaklık vb. tarafından belirlenir. Aşağıdaki olası seçeneği seçelim: H20 denklemin sağında mı solunda mı olacak, henüz bilmiyoruz. Katsayıları seçmek için iki ana yöntem vardır. Öncelikle elektron-iyon dengesi yöntemini uygulayalım. Bu yöntemin özü çok basit ve çok önemli iki ifadede yatmaktadır. İlk olarak, bu yöntem, ortamın doğasını (asidik, alkalin veya nötr) mutlaka dikkate alarak elektronların bir parçacıktan diğerine geçişini dikkate alır. İkinci olarak, elektron-iyon dengesi denklemini derlerken, yalnızca belirli bir ORR sırasında gerçekten var olan parçacıklar yazılır - yalnızca gerçekten var olan katyonlar veya annonlar iyon biçiminde yazılır; Zayıf diiyososiatif olan, çözünmeyen veya gaz halinde salınan maddeler moleküler formda yazılır. Hidrojen ve oksijen atomlarının sayısını eşitlemek için oksidasyon ve indirgeme işlemleri için bir denklem derlerken, ya su molekülleri ve hidrojen iyonları (ortam asidikse) ya da su molekülleri ve hidroksit iyonları (ortam alkali ise) tanıtıldı (ortama bağlı olarak). Bizim durumumuz için oksidasyon yarı reaksiyonunu ele alalım. FeS2 molekülleri (zayıf çözünen bir madde), Fe3+ iyonlarına (demir nitrat (I1) tamamen iyonlara ayrışır) ve S042 sülfat iyonlarına (H2SO4 ayrışması) dönüştürülür: Şimdi nitrat iyonunun indirgenmesinin yarı reaksiyonunu ele alalım: oksijeni eşitliyoruz, sağ tarafa 2 su molekülü ve sola - 4 H+ iyonu ekliyoruz: Yükü eşitlemek için sol tarafa 3 elektron ekliyoruz (yük +3): Son olarak şunu elde ediyoruz: Her iki parçayı da 16H+ azaltıyoruz ve 8H20, redoks reaksiyonunun son, kısaltılmış iyonik denklemini elde ederiz: Denklemin her iki tarafına karşılık gelen sayıda NOJ nH+ iyonu ekleyerek reaksiyonun moleküler denklemini buluruz: Verilen elektron sayısını belirlemek için lütfen şunu unutmayın: ve aldığımızda, hiçbir zaman elementlerin oksidasyon durumunu belirlemek zorunda kalmadık, ayrıca çevrenin etkisini de hesaba kattık ve H20'nin denklemin sağ tarafında olduğunu "otomatik olarak" belirledik, buna şüphe yok. yöntem çok fazla kimyasal anlam taşıyor. Emprooigo denge yöntemi. ORR denklemlerinde stokiyometrik katsayıları bulma yönteminin özü, ORR'ye katılan elementlerin atomlarının oksidasyon durumlarının zorunlu olarak belirlenmesidir. Bu yaklaşımı kullanarak reaksiyonu (11.1) tekrar eşitliyoruz (yukarıda bu reaksiyona yarı reaksiyon yöntemini uyguladık). İndirgeme işlemi basit bir şekilde açıklanmaktadır: İki element aynı anda oksitlendiğinden bir oksidasyon şeması oluşturmak daha zordur - Fe ve S. Demire +2, kükürte 1 oksidasyon durumu atayabilirsiniz ve şunu dikkate alabilirsiniz: bir Fe atomu için iki S atomu vardır: Bununla birlikte, oksidasyon durumlarını belirlemeden ve diyagrama (11.2) benzer bir diyagram yazmadan da yapabilirsiniz: Sağ taraf +15, sol taraf - 0 yüküne sahiptir, bu nedenle FeS2 şunu vermelidir: 15 elektron kadar. Genel dengeyi yazıyoruz: Ortaya çıkan denge denklemini biraz daha "anlamamız" gerekiyor - bu, 5 HN03 molekülünün FeS2'nin oksidasyonuna gittiğini ve Fe(N03)j oluşumu için 3 HNO molekülünün daha gerekli olduğunu gösteriyor: Hidrojen ve oksijeni eşitlemek için doğru kısma 2 molekül H20 eklemeniz gerekir: Elektron-iyon dengesi yöntemi, elektronik denge yöntemiyle karşılaştırıldığında daha evrenseldir ve birçok ORR'de katsayıların seçiminde yadsınamaz bir avantaja sahiptir. oksidasyon durumlarını belirleme prosedürünün bile çok karmaşık olduğu organik bileşiklerin katılımı. - Örneğin, sulu bir potasyum permanganat çözeltisinden geçerken meydana gelen etilen oksidasyon sürecini düşünün. Sonuç olarak etilen, etilen glikol HO - CH2 - CH2 - OH'ye oksitlenir ve permanganat, manganez okside (TV) indirgenir, ayrıca son denge denkleminden de anlaşılacağı gibi sağda potasyum hidroksit de oluşur. : Benzer terimlerde gerekli indirimler yapıldıktan sonra denklemi son moleküler formda yazıyoruz* Çevrenin ORR sürecinin doğası üzerindeki etkisi Analiz edilen örnekler (11.1) - (11.4), kullanım "tekniğini" açıkça göstermektedir. ORR'nin asidik veya alkalin bir ortamda meydana gelmesi durumunda elektron-iyon dengesi yöntemi. Ortamın karakteri bir veya daha fazla redoks reaksiyonunun seyrini etkiler; bu etkiyi "hissetmek" için, aynı oksitleyici maddenin (KMn04) farklı ortamlardaki davranışını düşünelim. asidik ortamda, nötr bir ortamda daha düşük bir seviyeye indirilerek Mn+4(Mn0j) değerine geri kazanılır ve servikal kuvvette minimuma (mvnganat-nOn Mn042") yükselir. Bu şu şekilde açıklanmaktadır. Asitler, ayrışma üzerine 4" MoOG iyonlarını polarize eden ffjO+ iyonlarını oluşturur. Manganezin oksijenle olan bağlarını zayıflatırlar (böylece indirgeyici maddenin etkisini arttırırlar). . Nötr bir ortamda su moleküllerinin polarizasyon etkisi önemlidir. diğerlerine göre hidroksonya H30+, aoztom>" MnO iyonları; çok daha az polarize edilir. Kuvvetli alkali bir ortamda, hidroksit iyonları "Mn - O bağını bile güçlendirir, bunun sonucunda indirgeyici maddenin etkinliği azalır ve MnO^ kabul edilir. sadece bir elektron Örnek Potasyum permanganatın nötr bir ortamdaki davranışı reaksiyon (11.4) ile temsil edilir. Ayrıca asidik ve alkali ortamlarda KMPOA içeren reaksiyonlara bir örnek veriyoruz.
Stokiyometrik hesaplamaların dayandığı en önemli kimyasal kavramlardan biri bir maddenin kimyasal miktarı. Bazı X maddelerinin miktarı n(X) ile gösterilir. Bir maddenin miktarının ölçü birimi mol.
Bir mol, maddeyi oluşturan 6,02 10 23 molekül, atom, iyon veya diğer yapısal birimleri içeren madde miktarıdır.
X maddesinin bir molünün kütlesine denir. molar kütle Bu maddenin M(X)'i. Bir X maddesinin m(X) kütlesini ve molar kütlesini bildiğimizde, bu maddenin miktarını aşağıdaki formülü kullanarak hesaplayabiliriz:
6,02 10 23 sayısına denir Avogadro sayısı(Na); onun boyutu mol –1.
Avogadro sayısı Na'yı madde n(X) miktarıyla çarparak yapısal birimlerin sayısını, örneğin bazı X maddelerinin N(X) moleküllerini hesaplayabiliriz:
N(X) = Na · n(X) .
Molar kütle kavramına benzetilerek molar hacim kavramı tanıtıldı: molar hacim Bazı X maddelerinin V m (X), bu maddenin bir molünün hacmidir. V(X) maddesinin hacmini ve molar hacmini bildiğimizde, maddenin kimyasal miktarını hesaplayabiliriz:
Kimyada özellikle gazların molar hacmiyle uğraşmak zorundayız. Avogadro yasasına göre, aynı sıcaklık ve eşit basınçta alınan herhangi bir gazın eşit hacimleri, aynı sayıda molekül içerir. Eşit koşullar altında herhangi bir gazın 1 molü aynı hacmi kaplar. Normal koşullar altında (norm) - 0°C sıcaklık ve 1 atmosfer basınç (101325 Pa) - bu hacim 22,4 litredir. Böylece hayır. V m (gaz) = 22,4 l/mol. 22,4 l/mol molar hacim değerinin kullanıldığı özellikle vurgulanmalıdır. sadece gazlar için.
Maddelerin molar kütlelerini ve Avogadro sayısını bilmek, herhangi bir maddenin molekülünün kütlesini gram cinsinden ifade etmenize olanak sağlar. Aşağıda bir hidrojen molekülünün kütlesinin hesaplanmasına ilişkin bir örnek verilmiştir.
1 mol hidrojen gazı 6,02·1023 H2 molekülü içerir ve kütlesi 2 g'dır (M(H2) = 2 g/mol olduğundan). Buradan,
6,02·10 23 H2 molekülünün kütlesi 2 g'dır;
1 molekül H2'nin kütlesi xg'dir; x = 3,32·10 –24 gr.
"Mole" kavramı, denklemleri kullanarak hesaplamalar yapmak için yaygın olarak kullanılır. kimyasal reaksiyonlarçünkü reaksiyon denklemindeki stokiyometrik katsayılar, maddelerin birbirleriyle hangi molar oranlarda reaksiyona girdiğini ve reaksiyon sonucunda oluştuğunu gösterir.
Örneğin, 4 NH3 + 3 O2 → 2 N2 + 6 H2O reaksiyon denklemi aşağıdaki bilgileri içerir: 4 mol amonyak, 3 mol oksijenle fazlalık veya eksiklik olmadan reaksiyona girerek 2 mol oksijen oluşur. nitrojen ve 6 mol su.
Örnek 4.1 70,2 g kalsiyum dihidrojen fosfat ve 68 g kalsiyum hidroksit içeren çözeltilerin etkileşimi sırasında oluşan çökeltinin kütlesini hesaplayın. Hangi madde fazla kalacak? Kütlesi nedir?
3 Ca(H 2 PO 4) 2 + 12 KOH ® Ca 3 (PO 4) 2 ¯ + 4 K 3 PO 4 + 12 H 2 O
Reaksiyon denkleminden 3 mol Ca(H2PO4)2'nin 12 mol KOH ile reaksiyona girdiği görülebilir. Problemin koşullarına göre verilen reaksiyona giren maddelerin miktarlarını hesaplayalım:
n(Ca(H2PO 4) 2) = m(Ca(H2PO 4) 2) / M(Ca(H2PO 4) 2) = 70,2 g: 234 g/mol = 0,3 mol;
n(KOH) = m(KOH) / M(KOH) = 68 g: 56 g/mol = 1,215 mol.
3 mol Ca(H2PO4) 2 için 12 mol KOH gereklidir
0,3 mol Ca(H2PO4) için 2 x mol KOH gereklidir
x = 1,2 mol - reaksiyonun fazlalık veya eksiklik olmadan gerçekleşmesi için gereken KOH miktarı budur. Ve probleme göre 1.215 mol KOH var. Bu nedenle KOH fazladır; Reaksiyondan sonra kalan KOH miktarı:
n(KOH) = 1,215 mol – 1,2 mol = 0,015 mol;
kütlesi m(KOH) = n(KOH) × M(KOH) = 0,015 mol × 56 g/mol = 0,84 g.
Ortaya çıkan reaksiyon ürününün hesaplanması (çökelti Ca3 (PO 4) 2), yetersiz miktarda bulunan bir madde kullanılarak yapılmalıdır (içinde bu durumda– Ca(H 2 PO 4) 2), çünkü bu madde tamamen reaksiyona girecektir. Reaksiyon denkleminden, oluşan Ca3 (PO4) 2 mol sayısının, reaksiyona giren Ca(H2PO4) 2 mol sayısından 3 kat daha az olduğu açıktır:
n(Ca3(P04)2) = 0,3 mol: 3 = 0,1 mol.
Dolayısıyla 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.
Görev No.5
a) Tablo 5'te verilen reaksiyona giren maddelerin kimyasal miktarlarını hesaplayın (gaz halindeki maddelerin hacimleri normal koşullar altında verilmiştir);
b) verilen reaksiyon şemasındaki katsayıları düzenleyin ve reaksiyon denklemini kullanarak maddelerden hangisinin fazla, hangisinin yetersiz olduğunu belirleyin;
c) Tablo 5'te belirtilen reaksiyon ürününün kimyasal miktarını bulun;
d) bu reaksiyon ürününün kütlesini veya hacmini hesaplayın (bkz. Tablo 5).
Tablo 5 – 5 No'lu Görevin Koşulları
| Seçenek No. | Reaksiyona giren maddeler | Reaksiyon şeması | Hesaplamak |
| m(Fe)=11,2 g; V(Cl2) = 5,376 l | Fe+Cl 2 ® FeCl 3 | m(FeCl3) | |
| m(Al)=5,4 g; m(H2S04) = 39,2 g | Al+H 2 SO 4 ® Al 2 (SO 4) 3 +H 2 | V(H2) | |
| V(CO)=20 1; m(O2)=20 gr | CO+O 2 ® CO 2 | V(CO2) | |
| m(AgNO3)=3,4 g; m(Na 2 S)=1,56 g | AgNO 3 +Na 2 S®Ag 2 S+NaNO 3 | m(Ag2S) | |
| m(Na2C03)=53 g; m(HCl)=29,2 g | Na 2 CO 3 +HCl®NaCl+CO 2 +H 2 O | V(CO2) | |
| m(Al2(S04)3) = 34,2 g; m(BaCl2) = 52 g | Al 2 (SO 4) 3 +BaCl 2 ®AlCl 3 +BaSO 4 | m(BaS04) | |
| m(KI)=3,32 g; V(Cl2)=448 ml | KI+Cl 2 ® KCl+I 2 | m(I2) | |
| m(CaCl2) = 22,2 g; m(AgNO3)=59,5 gr | CaCl 2 + AgNO 3 ®AgCl + Ca(NO 3) 2 | m(AgCl) | |
| m(H2)=0,48 g; V(02)=2,8 l | H 2 +O 2 ® H 2 O | m(H2O) | |
| m(Ba(OH)2) = 3,42 g; V(HCl)=784ml | Ba(OH)2 +HCl ® BaCl2 +H20 | m(BaCl2) |
Tablo 5'in devamı
| Seçenek No. | Reaksiyona giren maddeler | Reaksiyon şeması | Hesaplamak |
| m(H3P04)=9,8 g; m(NaOH)=12,2 g | H 3 PO 4 +NaOH ® Na 3 PO 4 +H 2 O | m(Na3PO4) | |
| m(H2S04) = 9,8 g; m(KOH)=11,76 g | H 2 SO 4 +KOH ® K 2 SO 4 +H 2 O | m(K 2 SO 4) | |
| V(Cl2) = 2,241; m(KOH)=10,64 gr | Cl 2 +KOH ® KClO+KCl+H 2 O | m(KClO) | |
| m((NH4)2S04)=66 g;m(KOH)=50 g | (NH 4) 2 SO 4 +KOH®K 2 SO 4 +NH3 +H 2 O | V(NH3) | |
| m(NH3)=6,8 g; V(02)=7,84 l | NH3 +O2® N2 +H2O | V(N2) | |
| V(H2S)=11,21; m(O2)=8,32 g | H 2 S+O 2 ® S+H 2 O | m(S) | |
| m(Mn02)=8,7 g; m(HCl)=14,2 g | MnO 2 +HCl ® MnCl 2 +Cl 2 +H 2 O | V(Cl2) | |
| m(Al)=5,4 g; V(Cl2)=6,048 l | Al+Cl 2 ® AlCl 3 | m(AlCl3) | |
| m(Al)=10,8 g; m(HCl)=36,5 gr | Al+HCl® AlCl 3 +H 2 | V(H2) | |
| m(P)=15,5 g; V(02)=14,1 l | P+O 2 ® P 2 O 5 | m(P205) | |
| m(AgN03) = 8,5 g; m(K2C03) = 4,14 g; | AgNO 3 +K 2 CO 3 ®Ag 2 CO 3 +KNO 3 | m(Ag2CO3) | |
| m(K2C03)=69 g; m(HNO 3)=50,4 g | K 2 CO 3 +HNO 3 ®KNO 3 +CO 2 +H 2 O | V(CO2) | |
| m(AlCl3)=2,67 g; m(AgNO3)=8,5 gr | AlCl3 + AgNO3 ®AgCl + Al(NO3)3 | m(AgCl) | |
| m(KBr)=2,38 g; V(Cl2)=448 ml | KBr+Cl 2 ® KCl+Br 2 | m(Br2) | |
| m(CaBr2)=40 g; m(AgNO3)=59,5 gr | CaBr 2 + AgNO 3 ®AgBr + Ca(NO 3) 2 | m(AgBr) | |
| m(H2)=1,44 g; V(02)=8,4 l | H 2 +O 2 ® H 2 O | m(H2O) | |
| m(Ba(OH)2)=6,84 g;V(HI)=1,568 l | Ba(OH)2 +HI ® BaI2 +H20 | m(BaI2) | |
| m(H3P04)=9,8 g; m(KOH)=17,08 g | H 3 PO 4 +KOH ® K 3 PO 4 +H 2 O | m(K3PO4) | |
| m(H2S04) = 49 g; m(NaOH)=45 gr | H 2 SO 4 +NaOH ® Na 2 SO 4 +H 2 O | m(Na2SO4) | |
| V(Cl2) = 2,241; m(KOH)=8,4 gr | Cl 2 +KOH ® KClO3 +KCl+H 2 O | m(KClO3) | |
| m(NH4CI)=43 g; m(Ca(OH)2)=37 gr | NH4Cl+Ca(OH)2 ®CaCl2 +NH3 +H2O | V(NH3) | |
| V(NH3) = 8,961; m(O2)=14,4 g | NH3 +O 2 ® NO+H 2 O | V(HAYIR) | |
| V(H2S)=17,921; m(O2)=40 gr | H 2 S+O 2 ® SO 2 +H 2 O | V(SO2) | |
| m(Mn02)=8,7 g; m(HBr)=30,8 g | MnO 2 +HBr ® MnBr 2 +Br 2 +H 2 O | m(MnBr2) | |
| m(Ca)=10 gr; m(H20)=8,1 g | Ca+H20® Ca(OH)2 +H2 | V(H2) |
ÇÖZELTİLERİN KONSANTRASYONU
Genel kimya dersinin bir parçası olarak, öğrenciler çözeltilerin konsantrasyonunu ifade etmenin 2 yolunu öğrenirler: kütle kesri ve molar konsantrasyon.
Çözünen maddenin kütle oranı X, bu maddenin kütlesinin çözeltinin kütlesine oranı olarak hesaplanır:
,
burada ω(X), çözünmüş X maddesinin kütle fraksiyonudur;
m(X) – çözünmüş X maddesinin kütlesi;
m çözüm – çözüm kütlesi.
Yukarıdaki formül kullanılarak hesaplanan bir maddenin kütle oranı, bir birimin kesirleri (0) cinsinden ifade edilen boyutsuz bir miktardır.< ω(X) < 1).
Kütle oranı yalnızca bir birimin kesirleri olarak değil aynı zamanda yüzde olarak da ifade edilebilir. Bu durumda hesaplama formülü şöyle görünür:
Yüzde olarak ifade edilen kütle fraksiyonuna genellikle denir. yüzde konsantrasyonu . Açıkçası, çözünen madde konsantrasyonunun yüzdesi %0'dır< ω(X) < 100%.
Yüzde konsantrasyonu, kütlece 100 kısım bir çözelti içinde kütlece kaç kısım çözünen madde bulunduğunu gösterir. Kütle birimi olarak gramı seçersek bu tanımı şu şekilde de yazabiliriz: Yüzde konsantrasyon, 100 gram çözeltide kaç gram çözünen madde bulunduğunu gösterir.
Örneğin %30'luk bir çözeltinin, çözünmüş maddenin 0,3'e eşit kütle fraksiyonuna karşılık geldiği açıktır.
Bir çözeltinin çözünen içeriğini ifade etmenin başka bir yolu molar konsantrasyondur (molarite).
Bir maddenin molar konsantrasyonu veya bir çözeltinin molaritesi, 1 litre (1 dm3) çözelti içinde kaç mol çözünmüş madde bulunduğunu gösterir.
burada C(X), çözünmüş X maddesinin molar konsantrasyonudur (mol/l);
n(X) – çözünmüş X maddesinin kimyasal miktarı (mol);
V çözümü – çözeltinin hacmi (l).
Örnek 5.1 H3P04'ün kütle oranının %60 ve çözeltinin yoğunluğunun 1,43 g/ml olduğu biliniyorsa, çözeltideki H3PO4'ün molar konsantrasyonunu hesaplayın.
Yüzde konsantrasyonunun tanımı gereği
100 g çözelti 60 g fosforik asit içerir.
n(H3PO4) = m(H3PO4) : M(H3PO4) = 60 g: 98 g/mol = 0,612 mol;
V çözüm = m çözüm: ρ çözüm = 100 g: 1,43 g/cm3 = 69,93 cm3 = 0,0699 l;
C(H3PO4) = n(H3PO4) : V çözeltisi = 0,612 mol: 0,0699 l = 8,755 mol/l.
Örnek 5.2 0,5 M H 2 SO 4 çözeltisi var. Bu çözeltideki sülfürik asidin kütle oranı nedir? Çözeltinin yoğunluğunu 1 g/ml'ye eşit alın.
Molar konsantrasyonun tanımı gereği
1 litre çözelti 0,5 mol H2S04 içerir
(“0,5 M çözelti” girişi C(H2S04) = 0,5 mol/l anlamına gelir).
m çözelti = V çözelti × ρ çözelti = 1000 ml × 1 g/ml = 1000 g;
m(H2S04) = n(H2S04) × M(H2S04) = 0,5 mol × 98 g/mol = 49 g;
ω(H2S04) = m(H2S04) : m çözelti = 49 g: 1000 g = 0,049 (%4,9).
Örnek 5.3 1,5 g/ml yoğunluğa sahip %60 H2SO4 çözeltisinden 2 litre hazırlamak için ne kadar su ve 1,84 g/ml yoğunluğa sahip %96 H2SO4 çözeltisi alınmalıdır.
Konsantre bir çözeltiden seyreltik bir çözelti hazırlama problemlerini çözerken, orijinal çözeltinin (konsantre), suyun ve elde edilen çözeltinin (seyreltilmiş) farklı yoğunluklara sahip olduğu dikkate alınmalıdır. Bu durumda orijinal çözeltinin V'si + suyun V'si ≠ elde edilen çözeltinin V'si akılda tutulmalıdır,
çünkü konsantre çözelti ile suyun karıştırılması sırasında tüm sistemin hacminde bir değişiklik (artma veya azalma) meydana gelir.
Bu tür problemleri çözmek, seyreltik çözeltinin (yani hazırlanması gereken çözeltinin) parametrelerini bulmakla başlamalıdır: kütlesi, çözünen maddenin kütlesi ve gerekirse çözünen maddenin miktarı.
M %60 çözelti = V %60 çözelti ∙ ρ %60 çözelti = 2000 ml × 1,5 g/ml = 3000 g.
%60'lık çözeltide m(H2SO4) = %60'lık çözeltide m %60'lık çözelti w(H2S04) = 3000 g 0,6 = 1800 g.
Hazırlanan çözeltideki saf sülfürik asitin kütlesi, seyreltik bir çözelti hazırlamak için alınması gereken %96'lık çözeltinin kısmındaki sülfürik asitin kütlesine eşit olmalıdır. Böylece,
%60'lık çözeltide m(H2S04) = %96'lık çözeltide m(H2S04) = 1800 g.
m %96 çözelti = m (H2S04) %96 çözelti içinde: w(H2S04) %96 çözelti içinde = 1800 g: 0,96 = 1875 g.
m (H 2 O) = m %40'lık çözelti – m %96'lık çözelti = 3000 g – 1875 g = 1125 g.
V %96 çözelti = m %96 çözelti: ρ %96 çözelti = 1875 g: 1,84 g/ml = 1019 ml » 1,02 l.
V su = m su: ρ su = 1125g: 1 g/ml = 1125 ml = 1,125 l.
Örnek 5.4 100 ml 0,1 M CuCl 2 çözeltisi ile 150 ml 0,2 M Cu(NO 3) 2 çözeltisini karıştırın. Elde edilen çözeltideki Cu 2+, Cl – ve NO 3 – iyonlarının molar konsantrasyonunu hesaplayın.
Seyreltik çözeltilerin karıştırılmasıyla ilgili benzer bir problemi çözerken, seyreltik çözeltilerin yaklaşık olarak aynı yoğunluğa, yani suyun yoğunluğuna yaklaşık olarak eşit olduğunu anlamak önemlidir. Karıştırıldıklarında, sistemin toplam hacmi pratikte değişmez: seyreltilmiş çözeltinin V 1'i + seyreltilmiş çözeltinin V 2'si +..." Ortaya çıkan çözeltinin V'si.
İlk çözümde:
n(CuCl2) = C(CuCl2) V CuCl2 çözeltisi = 0,1 mol/l × 0,1 l = 0,01 mol;
CuCl 2 güçlü bir elektrolittir: CuCl 2® Cu 2+ + 2Cl –;
Dolayısıyla n(Cu2+) = n(CuCl2) = 0,01 mol; n(Cl –) = 2 × 0,01 = 0,02 mol.
İkinci çözümde:
n(Cu(NO 3) 2) = C(Cu(NO 3) 2) × V çözeltisi Cu(NO 3) 2 = 0,2 mol/l × 0,15 l = 0,03 mol;
Cu(NO 3) 2 – güçlü elektrolit: CuCl 2 ® Cu 2+ + 2NO 3 –;
Dolayısıyla n(Cu2+) = n(Cu(NO3)2) = 0,03 mol; n(NO 3 –) = 2×0,03 = 0,06 mol.
Çözümleri karıştırdıktan sonra:
n(Cu 2+) toplam. = 0,01 mol + 0,03 mol = 0,04 mol;
Toplam V » V çözeltisi CuCl2 + V çözeltisi Cu(NO3)2 = 0,1 l + 0,15 l = 0,25 l;
C(Cu 2+) = n(Cu 2+) : V toplamı. = 0,04 mol: 0,25 l = 0,16 mol/l;
C(Cl –) = n(Cl –) : Vtot. = 0,02 mol: 0,25 l = 0,08 mol/l;
C(NO 3 –) = n(NO 3 –) : Vtot. = 0,06 mol: 0,25 l = 0,24 mol/l.
Örnek 5.5Şişeye 684 mg alüminyum sülfat ve 1,1 g/ml yoğunluğa sahip 1 ml %9,8 sülfürik asit çözeltisi ilave edildi. Ortaya çıkan karışım su içinde çözüldü; Çözeltinin hacmi su ile 500 ml’ye tamamlandı. Ortaya çıkan çözeltideki H +, Al 3+ SO 4 2– iyonlarının molar konsantrasyonlarını hesaplayın.
Çözünmüş maddelerin miktarlarını hesaplayalım:
n(Al2(SO4)3)=m(Al2(SO4)3): M(Al2(SO4)3)=0,684 g: 342 g mol=0,002 mol;
Al 2 (SO 4) 3 – güçlü elektrolit: Al 2 (SO 4) 3 ® 2Al 3+ + 3SO 4 2– ;
Dolayısıyla n(Al 3+)=2×0,002 mol=0,004 mol; n(S04 2–)=3×0,002 mol=0,006 mol.
m H2S04 çözeltisi = V H2SO4 çözeltisi × ρ H2S04 çözeltisi = 1 ml × 1,1 g/ml = 1,1 g;
m(H 2 SO 4) = m H 2 SO 4 çözeltisi × w(H 2 SO 4) = 1,1 g 0,098 = 0,1078 g.
n(H2S04) = m(H2S04) : M(H2S04) = 0,1078 g: 98 g/mol = 0,0011 mol;
H 2 SO 4 güçlü bir elektrolittir: H 2 SO 4 ® 2H ++ SO 4 2– .
Dolayısıyla n(SO 4 2–) = n(H 2 SO 4) = 0,0011 mol; n(H+) = 2 × 0,0011 = 0,0022 mol.
Sorunun koşullarına göre ortaya çıkan çözeltinin hacmi 500 ml'dir (0,5 l).
n(S04 2–) toplam. = 0,006 mol + 0,0011 mol = 0,0071 mol.
C(Al3+) = n(Al3+): V çözeltisi = 0,004 mol: 0,5 l = 0,008 mol/l;
C(H+) = n(H+) : V çözeltisi = 0,0022 mol: 0,5 l = 0,0044 mol/l;
С(SO 4 2–) = n(SO 4 2–) toplam. : V çözeltisi = 0,0071 mol: 0,5 l = 0,0142 mol/l.
Örnek 5.6 3 litre %10'luk demir (II) sülfat çözeltisi hazırlamak için ne kadar demir sülfat (FeSO 4 ·7H 2 O) ve ne kadar su alınması gerekir? Çözelti yoğunluğunu 1,1 g/ml olarak alın.
Hazırlanması gereken çözeltinin kütlesi:
m çözelti = V çözelti ∙ ρ çözelti = 3000 ml ∙ 1,1 g/ml = 3300 g.
Bu çözeltideki saf demir (II) sülfatın kütlesi:
m(FeS04) = m çözelti × w(FeS04) = 3300 g × 0,1 = 330 g.
Çözeltiyi hazırlamak için alınması gereken kristal hidrat miktarında aynı susuz FeS04 kütlesi bulunmalıdır. M(FeSO 4 · 7H 2 O) = 278 g/mol ve M(FeSO 4) = 152 g/mol molar kütlelerinin karşılaştırılmasından,
orantıyı elde ederiz:
278 g FeS04 ·7H20, 152 g FeS04 içerir;
x g FeSO4 ·7H2O, 330 g FeS04 içerir;
x = (278·330) : 152 = 603,6 gr.
m su = m çözelti – m demir sülfat = 3300 g – 603,6 g = 2696,4 g.
Çünkü suyun yoğunluğu 1 g/ml ise, çözeltiyi hazırlamak için alınması gereken suyun hacmi şuna eşittir: V su = m su: ρ su = 2696,4 g: 1 g/ml = 2696,4 ml.
Örnek 5.7%15'lik bir Na2S04 çözeltisi elde etmek için 500 ml %10 sodyum sülfat çözeltisinde (çözelti yoğunluğu 1,1 g/ml) hangi Glauber tuzunun (Na2S04 ·10H20) çözülmesi gerekir?
X gram Glauber tuzu Na 2 SO 4 10H 2 O'nun gerekli olduğunu varsayalım. O zaman ortaya çıkan çözeltinin kütlesi şuna eşittir:
m %15 çözelti = m orijinal (%10) çözelti + m Glauber tuzu = 550 + x (g);
orijinal (%10) çözeltinin m'si = V %10 çözelti × ρ %10 çözelti = 500 ml × 1,1 g/ml = 550 g;
Orijinal (%10) çözeltideki m(Na2S04) = m %10'luk çözelti a · w(Na2S04) = 550 g · 0,1 = 55 g.
x gram Na 2 SO 4 10H 2 O'nun içerdiği saf Na 2 SO 4'ün kütlesini x ile ifade edelim.
M(Na2S04 ·10H20) = 322 g/mol; M(Na2S04) = 142 g/mol; buradan:
322 g Na2S04 ·10H20, 142 g susuz Na2S04 içerir;
x g Na 2 SO 4 ·10H 2 O, mg susuz Na 2 SO 4 içerir.
m(Na2S04) = 142 x: 322 = 0,441 x x.
Ortaya çıkan çözeltideki toplam sodyum sülfat kütlesi şuna eşit olacaktır:
%15'lik bir çözeltide m(Na2S04) = 55 + 0,441 × x (g).
Ortaya çıkan çözümde: 
= 0,15
, buradan x = 94,5 g.
Görev No. 6
Tablo 6 – 6 No'lu Görevin Koşulları
| Seçenek No. | Koşul metni |
| 5 g Na2S04x10H2O suda çözüldü ve elde edilen çözeltinin hacmi su ile 500 ml'ye getirildi. Bu çözeltideki Na 2 SO 4'ün kütle fraksiyonunu (ρ = 1 g/ml) ve Na + ve SO 4 2- iyonlarının molar konsantrasyonlarını hesaplayın. | |
| Çözeltiler karıştırıldı: 100 ml 0,05 M Cr2 (S04)3 ve 100 ml 0,02 M Na2S04. Ortaya çıkan çözeltideki Cr 3+, Na + ve SO 4 2- iyonlarının molar konsantrasyonlarını hesaplayın. | |
| Yoğunluğu 1,2 g/ml olan 2 litre %30'luk çözelti hazırlamak için hangi hacimde su ve %98'lik (yoğunluk 1,84 g/ml) sülfürik asit çözeltisi alınmalıdır? | |
| 50 g Na 2 CO 3 x 10H 2 O, 400 ml suda çözüldü. Elde edilen çözeltideki Na + ve CO 3 2- iyonlarının molar konsantrasyonları ve Na 2 CO 3'ün kütle fraksiyonu nedir (ρ = 1,1). g/ml)? | |
| Çözeltiler karıştırıldı: 150 ml 0,05 M Al2 (S04)3 ve 100 ml 0,01 M NiS04. Ortaya çıkan çözeltideki Al 3+, Ni 2+, SO 4 2- iyonlarının molar konsantrasyonlarını hesaplayın. | |
| 500 ml 4 M çözelti (yoğunluk 1,1 g/ml) hazırlamak için ne kadar su ve %60'lık nitrik asit çözeltisi (yoğunluk 1,4 g/ml) gerekli olacaktır? | |
| Hangi kütle bakır sülfat(CuSO 4 × 5H2O) 1,05 g/ml yoğunluğa sahip 500 ml %5 bakır sülfat çözeltisi hazırlamak için gerekli midir? | |
| Şişeye 1 ml %36'lık bir HC1 çözeltisi (ρ = 1,2 g/ml) ve 10 ml 0,5 M'lik bir ZnCl2 çözeltisi ilave edildi. Elde edilen çözeltinin hacmi su ile 50 ml'ye tamamlandı. Ortaya çıkan çözeltideki H+, Zn2+, Cl – iyonlarının molar konsantrasyonları nelerdir? | |
| Bu çözeltideki sülfat iyonlarının molar konsantrasyonunun 0,06 mol/l olduğu biliniyorsa, çözeltideki Cr2 (SO 4) 3'ün kütle oranı (ρ » 1 g/ml) nedir? | |
| 2 litre %10 NaOH çözeltisi (ρ=1,1 g/ml) hazırlamak için ne kadar su ve 10 M çözelti (ρ=1,45 g/ml) sodyum hidroksit gerekli olacaktır? | |
| 10 litre% 10 demir (II) sülfat çözeltisinden (çözelti yoğunluğu 1,2 g / ml) suyun buharlaştırılmasıyla kaç gram demir sülfat FeS04 × 7H20 elde edilebilir? | |
| Çözeltiler karıştırıldı: 100 ml 0,1 M Cr2 (S04)3 ve 50 ml 0,2 M CuS04. Ortaya çıkan çözeltideki Cr 3+, Cu 2+, SO 4 2- iyonlarının molar konsantrasyonlarını hesaplayın. |
Tablo 6'nın devamı
| Seçenek No. | Koşul metni |
| Yoğunluğu 1,05 g/ml olan %5'lik bir H3P04 çözeltisinden 1 m3 hazırlamak için hangi hacimde su ve 1,35 g/ml yoğunluğa sahip %40'lık bir fosforik asit çözeltisi gerekli olacaktır? | |
| 16,1 g Na2S04x10H2O suda çözüldü ve elde edilen çözeltinin hacmi su ile 250 ml'ye getirildi. Ortaya çıkan çözeltideki Na2S04'ün kütle fraksiyonunu ve molar konsantrasyonunu hesaplayın (çözelti yoğunluğunun 1 g/ml olduğunu varsayalım). | |
| Çözeltiler karıştırıldı: 150 ml 0,05 M Fe2 (S04)3 ve 100 ml 0,1 M MgS04. Ortaya çıkan çözeltideki Fe 3+, Mg 2+, SO 4 2– iyonlarının molar konsantrasyonlarını hesaplayın. | |
| Yoğunluğu 1,05 g/ml olan %10'luk bir çözeltinin 500 ml'sini hazırlamak için ne kadar su ve %36 hidroklorik asit (yoğunluk 1,2 g/ml) gereklidir? | |
| 20 g Al 2 (SO 4) 3 x 18H 2 O, 200 ml su içinde çözüldü. Yoğunluğu 1,1 g/ml olan çözeltideki çözünmüş maddenin kütle oranı nedir? Bu çözeltideki Al 3+ ve SO 4 2– iyonlarının molar konsantrasyonlarını hesaplayın. | |
| Çözeltiler karıştırıldı: 100 ml 0,05 M Al2 (S04)3 ve 150 ml 0,01 M Fe2 (S04)3. Ortaya çıkan çözeltideki Fe 3+, Al 3+ ve SO 4 2– iyonlarının molar konsantrasyonlarını hesaplayın. | |
| Asit kütle oranının %7 olduğu 0,5 litre sofra sirkesi hazırlamak için ne kadar su ve %80 asetik asit çözeltisi (yoğunluk 1,07 g/ml) gerekli olacaktır? Sofra sirkesinin yoğunluğunu 1 g/ml'ye eşit alın. | |
| 100 ml% 3'lük bir demir sülfat çözeltisi hazırlamak için hangi demir sülfat kütlesine (FeS04 × 7H20) ihtiyaç vardır? Çözeltinin yoğunluğu 1 g/ml'dir. | |
| Şişeye 2 ml %36'lık bir HC1 çözeltisi (yoğunluk 1,2 g/cm3) ve 20 ml 0,3 M CuCl2 çözeltisi ilave edildi. Elde edilen çözeltinin hacmi su ile 200 ml'ye tamamlandı. Ortaya çıkan çözeltideki H +, Cu 2+ ve Cl – iyonlarının molar konsantrasyonlarını hesaplayın. | |
| Sülfat iyonlarının molar konsantrasyonunun 0,6 mol/l olduğu bir çözeltideki Al2 (S04)3 konsantrasyonunun yüzdesi nedir? Çözeltinin yoğunluğu 1,05 g/ml'dir. | |
| 1,1 g/ml yoğunluğa sahip 500 ml %10 KOH çözeltisi hazırlamak için ne kadar su ve 10 M KOH çözeltisi (çözelti yoğunluğu 1,4 g/ml) gerekli olacaktır? | |
| Yoğunluğu 1,1 g/ml olan 15 litre %8 bakır sülfat çözeltisinden suyun buharlaştırılmasıyla kaç gram bakır sülfat CuSO 4 × 5H 2 O elde edilebilir? | |
| Çözeltiler karıştırıldı: 200 ml 0,025 M Fe2 (S04)3 ve 50 ml 0,05 M FeCl3. Ortaya çıkan çözeltideki Fe 3+, Cl –, SO 4 2– iyonlarının molar konsantrasyonlarını hesaplayın. | |
| 0,25 m3 %10'luk H3P04 (yoğunluk 1,1 g/ml) çözeltisi hazırlamak için hangi hacimde su ve %70'lik H3P04 çözeltisi (yoğunluk 1,6 g/ml) gerekli olacaktır? | |
| 6 g Al 2 (SO 4) 3 x 18H 2 O, 100 ml suda çözüldü. Al 2 (SO 4) 3'ün kütle fraksiyonunu ve Al 3+ ve SO 4 2– iyonlarının molar konsantrasyonlarını hesaplayın. elde edilen çözeltinin yoğunluğu 1 g/ml'dir. | |
| Çözeltiler karıştırıldı: 50 ml 0,1 M Cr2 (S04)3 ve 200 ml 0,02 M Cr(NO3)3. Ortaya çıkan çözeltideki Cr 3+, NO 3 –, SO 4 2- iyonlarının molar konsantrasyonlarını hesaplayın. | |
| 1,05 g/ml yoğunluğa sahip %8'lik bir çözeltinin 1 litresini hazırlamak için hangi hacimlerde %50 perklorik asit (yoğunluk 1,4 g/ml) ve su gerekir? | |
| % 5'lik bir sodyum sülfat çözeltisi elde etmek için kaç gram Glauber tuzu Na2S04 × 10H20'nin 200 ml su içinde çözülmesi gerekir? | |
| Şişeye 1 ml %80 H2S04 çözeltisi (çözelti yoğunluğu 1,7 g/ml) ve 5000 mg Cr2(S04)3 ilave edildi. Karışım su içinde çözüldü; çözeltinin hacmi 250 ml'ye getirildi. Ortaya çıkan çözeltideki H +, Cr 3+ ve SO 4 2– iyonlarının molar konsantrasyonlarını hesaplayın. |
Tablo 6'nın devamı
KİMYASAL DENGE
Tüm kimyasal reaksiyonlar 2 gruba ayrılabilir: geri dönüşü olmayan reaksiyonlar, yani. reaksiyona giren maddelerden en az birinin tamamen tüketilmesine kadar devam eden reaksiyonlar ve reaksiyona giren maddelerin hiçbirinin tamamen tüketilmediği tersinir reaksiyonlar. Bunun nedeni, hem ileri hem de geri yönde tersinir bir reaksiyonun meydana gelebilmesidir. Tersinir bir reaksiyonun klasik bir örneği, amonyağın nitrojen ve hidrojenden sentezidir:
N2 + 3H2⇆2NH3.
Reaksiyonun başladığı anda sistemdeki başlangıç maddelerinin konsantrasyonları maksimumdur; şu anda ileri reaksiyonun hızı da maksimumdur. Reaksiyonun başladığı anda sistemde henüz reaksiyon ürünü (bu örnekte amonyak) bulunmadığından ters reaksiyonun hızı sıfırdır. Başlangıç maddeleri birbirleriyle etkileşime girdikçe konsantrasyonları azalır, dolayısıyla doğrudan reaksiyonun hızı azalır. Reaksiyon ürününün konsantrasyonu giderek artar, dolayısıyla ters reaksiyonun hızı da artar. Bir süre sonra ileri reaksiyonun hızı geri reaksiyonun hızına eşit olur. Sistemin bu durumuna denir kimyasal denge durumu. Kimyasal denge durumundaki bir sistemdeki maddelerin konsantrasyonlarına denir. denge konsantrasyonları. Kimyasal denge durumundaki bir sistemin niceliksel bir özelliği denge sabiti.
Herhangi bir tersinir reaksiyon için a A + b B+ ... ⇆ p P + q Q + ... kimyasal denge sabitinin (K) ifadesi, payı reaksiyon ürünlerinin denge konsantrasyonlarını içeren bir kesir olarak yazılır. ve payda, başlangıç maddelerinin denge konsantrasyonlarını içerir. Ayrıca, her bir maddenin konsantrasyonu, reaksiyon denklemindeki stokiyometrik katsayıya eşit bir güce yükseltilmelidir.
Örneğin N 2 + 3 H 2 ⇆ 2 NH 3 reaksiyonu için.
Şunu unutmamak gerekir ki denge sabiti ifadesi yalnızca gaz halindeki maddelerin veya çözünmüş haldeki maddelerin denge konsantrasyonlarını içerir . Katı konsantrasyonunun sabit olduğu varsayılır ve denge sabiti ifadesine dahil edilmez.
CO 2 (gaz) + C (katı) ⇆ 2CO (gaz)
CH3COOH (çözelti) ⇆ CH3COO – (çözelti) + H + (çözelti)
Ba 3 (PO 4) 2 (katı) ⇆ 3 Ba 2+ (doymuş çözelti) + 2 PO 4 3– (doymuş çözelti) K=C 3 (Ba 2+) C 2 (PO 4 3–)
Bir denge sisteminin parametrelerinin hesaplanmasıyla ilgili en önemli iki tür problem vardır:
1) başlangıç maddelerinin başlangıç konsantrasyonları biliniyor; problemin koşullarından, denge oluştuğunda reaksiyona giren (veya oluşan) maddelerin konsantrasyonlarını bulabilirsiniz; problem, tüm maddelerin denge konsantrasyonlarının ve denge sabitinin sayısal değerinin hesaplanmasını gerektirir;
2) Başlangıç maddelerinin başlangıç konsantrasyonları ve denge sabiti bilinmektedir. Durum, reaksiyona giren veya oluşan maddelerin konsantrasyonlarına ilişkin veri içermemektedir. Tüm reaksiyon katılımcılarının denge konsantrasyonlarının hesaplanması gerekir.
Bu tür problemleri çözmek için herhangi bir maddenin denge konsantrasyonunun anlaşılması gerekir. orijinal maddeler, reaksiyona giren maddenin konsantrasyonunun başlangıç konsantrasyonundan çıkarılmasıyla bulunabilir:
Denge C = reaksiyona giren maddenin başlangıç C – C'si.
Denge konsantrasyonu reaksiyon ürünü denge anında oluşan ürünün konsantrasyonuna eşittir:
C dengesi = oluşan ürünün C'si.
Dolayısıyla bir denge sisteminin parametrelerini hesaplamak için denge anında başlangıç maddesinin ne kadarının reaksiyona girdiğini ve reaksiyon ürününün ne kadarının oluştuğunu belirleyebilmek çok önemlidir. Reaksiyona giren ve oluşan maddelerin miktarını (veya konsantrasyonunu) belirlemek için reaksiyon denklemi kullanılarak stokiyometrik hesaplamalar yapılır.
Örnek 6.1 N2 + 3H2 ⇆ 2 NH3 denge sistemindeki nitrojen ve hidrojenin başlangıç konsantrasyonları sırasıyla 3 mol/l ve 4 mol/l'dir. Kimyasal denge oluştuğunda orijinal hidrojen miktarının %70'i sistemde kalır. Bu reaksiyonun denge sabitini belirleyiniz.
Problemin koşullarından, denge oluştuğunda hidrojenin %30'unun reaksiyona girdiği sonucu çıkar (tip 1 problem):
4 mol/l H2 – %100
x mol/l H 2 – 30%
x = 1,2 mol/l = C reaksiyonu. (H2)
Reaksiyon denkleminden de görülebileceği gibi hidrojenden 3 kat daha az nitrojenin reaksiyona girmesi gerekirdi, yani. Proreak'la. (N 2) = 1,2 mol/l: 3 = 0,4 mol/l. Amonyak, nitrojenin reaksiyona girmesinden 2 kat daha fazla oluşur:
Görüntülerden. (NH3) = 2 × 0,4 mol/l = 0,8 mol/l
Tüm reaksiyon katılımcılarının denge konsantrasyonları aşağıdaki gibi olacaktır:
eşit (H 2)= C başlangıcı (H 2) - C reaksiyonu. (H2) = 4 mol/l – 1,2 mol/l = 2,8 mol/l;
eşit (N 2)= C başlangıcı (N 2) – C reaksiyonu. (N 2) = 3 mol/l – 0,4 mol/l = 2,6 mol/l;
eşit (NH 3) = C görüntüsü. (NH3) = 0,8 mol/l.
Denge sabiti = 
.
Örnek 6.2 H 2 ve I 2'nin başlangıç konsantrasyonlarının sırasıyla 5 mol/l ve 3 mol/l olduğu biliniyorsa, H 2 + I 2 ⇆ 2 HI sistemindeki hidrojen, iyot ve hidrojen iyodürün denge konsantrasyonlarını hesaplayın, ve denge sabiti 1'dir.
Bu problemin koşullarında (tip 2 problem), durumun reaksiyona giren başlangıç maddelerinin ve ortaya çıkan ürünlerin konsantrasyonları hakkında hiçbir şey söylemediğine dikkat edilmelidir. Bu nedenle, bu tür problemleri çözerken reaksiyona giren bazı maddelerin konsantrasyonu genellikle x olarak alınır.
Denge oluşana kadar x mol/l H2'nin reaksiyona girmesine izin verin. Daha sonra reaksiyon denkleminden aşağıdaki gibi x mol/l I 2 reaksiyona girmeli ve 2x mol/l HI oluşmalıdır. Tüm reaksiyon katılımcılarının denge konsantrasyonları aşağıdaki gibi olacaktır:
eşit (H 2) = C dilenir. (H 2) – C reaksiyonu. (H2) = (5 – x) mol/l;
eşit (I 2) = C başlangıcı (I 2) – C reaksiyonu. (I2) = (3 – x) mol/l;
eşit (HI) = Resimlerden. (HI) = 2x mol/l.
4x2 = 15 – 8x + x2
3x2 + 8x – 15 = 0
x 1 = –3,94 x 2 = 1,27
Yalnızca pozitif kök x = 1,27'nin fiziksel anlamı vardır.
Bu nedenle C eşittir. (H2) = (5 – x) mol/l = 5 – 1,27 = 3,73 mol/l;
eşit (I 2) = (3 – x) mol/l = 3 – 1,27 = 1,73 mol/l;
eşit (HI) = 2x mol/l = 2·1,27 = 2,54 mol/l.
Görev No.7
Tablo 7 – 7 Nolu Görevin Koşulları
Tablo 7'nin devamı
Stokiyometri, kimyasal formüllerin bulunmasını, kimyasal reaksiyonlar için denklemlerin hazırlanmasını ve preparatif kimya ve kimyasal analizde kullanılan hesaplamaları içerir.
Aynı zamanda birçok inorganik bileşiğin çeşitli nedenler değişken bir bileşime sahip olabilir (berthollidler). Stokiyometri yasalarından sapmaların gözlendiği maddelere denir. stokiyometrik olmayan. Dolayısıyla titanyum(II) oksit, titanyum atomu başına 0,65 ila 1,25 oksijen atomunun bulunabileceği değişken bir bileşime sahiptir. Sodyum tungsten bronz (oksit bronzlara ait, sodyum tungstat), sodyum çıkarıldığında rengini altın sarısından (NaWO3) koyu mavi-yeşile (NaO3WO3) değiştirir, ara kırmızıdan geçer ve mor renkler. Ve sodyum klorür bile stokiyometrik olmayan bir bileşime sahip olabilir; mavi aşırı metal ile. Stokiyometri yasalarından sapmalar, yoğunlaştırılmış fazlar için gözlenir ve katı çözeltilerin oluşumu (kristal maddeler için), fazla reaksiyon bileşeninin bir sıvı içinde çözünmesi veya elde edilen bileşiğin termal ayrışması (sıvı fazda, erime).
Başlangıç maddeleri kesin olarak tanımlanmış oranlarda kimyasal etkileşime girerse ve reaksiyon sonucunda miktarı doğru bir şekilde hesaplanabilen ürünler oluşursa, bu tür reaksiyonlara stokiyometrik denir ve bunları tanımlayan kimyasal denklemler şunlardır: stokiyometrik denklemler denir. Çeşitli bileşiklerin bağıl molekül ağırlıklarını bilerek bu bileşiklerin hangi oranlarda reaksiyona gireceğini hesaplamak mümkündür. Reaksiyona katılan maddeler arasındaki molar oranlar stokiyometrik adı verilen katsayılarla gösterilir (bunlar aynı zamanda kimyasal denklemlerin katsayılarıdır, aynı zamanda kimyasal reaksiyon denklemlerinin katsayılarıdır). Maddeler 1:1 oranında reaksiyona giriyorsa stokiyometrik miktarlarına denir. eş molar.
"Stoikiometri" terimi, I. Richter tarafından "Stoikiometrinin Başlangıçları veya Ölçüm Sanatı" kitabında tanıtıldı. kimyasal elementler"(J.B. Richter. Anfangsgründe der Stöchyometrie veya Meßkunst chymischer Elemente. Erster, Zweyter ve Dritter Theil. Breßlau und Hirschberg, 1792–93), tuz oluşumu sırasında asit ve baz kütlelerine ilişkin tespitlerinin sonuçlarını özetleyen kişi.
Stokiyometri, kütlenin korunumu yasalarına, eşdeğerlere, Avogadro yasasına, Gay-Lussac'a, bileşimin sabitliği yasasına, çoklu oranlar yasasına dayanmaktadır. Stokiyometri yasalarının keşfi, kesin olarak konuşursak, kimyanın kesin bir bilim olarak başlangıcını işaret ediyordu. Stokiyometri kuralları, kimyasal reaksiyon denklemleriyle ilgili tüm hesaplamaların temelini oluşturur ve analitik ve preparatif kimya, kimyasal teknoloji ve metalurjide kullanılır.
Stokiyometri kanunları, maddelerin formülleri ile ilgili hesaplamalarda ve reaksiyon ürünlerinin teorik olarak mümkün olan veriminin bulunmasında kullanılır. Termit karışımının yanma reaksiyonunu ele alalım:
Fe 2 Ö 3 + 2Al → Al 2 Ö 3 + 2Fe. (85,0 g Fe 2 O 3 1) (1 m o l F e 2 O 3 160 g Fe 2 O 3) (2 m o l A l 1 m o l F e 2 O 3) (27 g A l 1 m o l A l) = 28,7 g A l (\displaystyle \mathrm (\left((\frac (85,0\ g\ Fe_(2)O_(3))(1))\right)\left((\frac (1\ mol\ Fe_( 2)O_(3))(160\ g\ Fe_(2)O_(3)))\right)\left((\frac (2\ mol\ Al)(1\ mol\ Fe_(2)O_(3) )))\right)\left((\frac (27\ g\ Al)(1\ mol\ Al))\right)=28,7\ g\ Al)) )
Dolayısıyla 85,0 gram demir (III) oksit ile reaksiyonun gerçekleştirilmesi için 28,7 gram alüminyuma ihtiyaç vardır.
Ansiklopedik YouTube
1 / 3
Stokiyometri
Kimya 11 Stokiyometrik kimya kanunları
Kimyadaki problemler. Maddelerin karışımları. Stokiyometrik zincirler
Altyazılar
Kimyasal denklemin ne olduğunu biliyoruz ve onu nasıl dengeleyeceğimizi öğrendik. Artık stokiyometriyi incelemeye hazırız. Bu son derece süslü kelime çoğu zaman insanların stokiyometrinin zor olduğunu düşünmesine neden olur. Gerçekte, bir reaksiyondaki farklı moleküller arasındaki ilişkilerin incelenmesi veya hesaplanmasıyla ilgilidir. Denklemlerin dengesini kendi başlarına bulmak. Bunu dengelemeye çalışalım. yoksa tüm bu molekülün kütle numarası mı? Ele aldığımız alüminyumun kütlesinin 27 atomik kütle birimi olduğunu düşünelim.
Bu demir trioksitte iki demir atomumuz var. Denklemin sağ tarafında kaç tane demir atomu var?
Sadece bir demir atomumuz var. Burada bunu 2 ile çarpalım..
Harika, artık bu kısımda üç oksijenimiz var.
Ve denklemin bu kısmında üç oksijen var. İyi görünüyor. Alüminyum denklemin sol tarafındadır. Sadece bir alüminyum atomumuz var. Burada bunu 2 ile çarpalım..
Denklemin sağ tarafında iki alüminyum atomumuz var. Buraya 2 koymamız gerekiyor. Bu denklemi dengeledik. Artık stokiyometriyle uğraşmaya hazırız.
Reaksiyon denklemindeki madde miktarı (mol sayısı) = karşılık gelen molekülün önündeki katsayı.
Yok=6,02×10 23 mol -1.
η - ürünün gerçek kütlesinin oranı m p teorik olarak mümkün olana kadar M t, bir birimin kesirleri veya yüzde olarak ifade edilir.
Reaksiyon ürünlerinin verimi koşulda belirtilmemişse, hesaplamalarda %100'e (kantitatif verim) eşit alınır.
Kimyasal reaksiyon denklemlerini kullanan hesaplama şeması:
- Kimyasal reaksiyon için bir denklem yazın.
- Maddelerin kimyasal formüllerinin üzerine bilinen ve bilinmeyen miktarları ölçü birimleriyle yazın.
- Bilinen ve bilinmeyen maddelerin kimyasal formülleri altında, reaksiyon denkleminden bulunan bu miktarların karşılık gelen değerlerini yazın.
- Bir orantı oluşturun ve çözün.
Örnek. 24 g magnezyumun tamamen yanması sırasında oluşan magnezyum oksidin kütlesini ve miktarını hesaplayın.
|
Verilen: M(Mg) = 24 gr Bulmak: ν (MgO) M (MgO) |
Çözüm: 1. Kimyasal reaksiyon için bir denklem oluşturalım: 2Mg + O2 = 2MgO. 2. Madde formülleri altında stokiyometrik katsayılara karşılık gelen madde miktarını (mol sayısı) belirtiriz: 2Mg + O2 = 2MgO 2 mol 2 mol 3. Magnezyumun molar kütlesini belirleyin: Magnezyumun bağıl atom kütlesi Ar (Mg) = 24. Çünkü molar kütle değeri bağıl atomik veya moleküler kütleye eşittir, o zaman M (Mg)= 24 g/mol. 4. Koşulda belirtilen maddenin kütlesini kullanarak maddenin miktarını hesaplıyoruz:
5. Yukarıda kimyasal formül magnezyum oksit MgO Kütlesi bilinmeyen, ayarladık Xmol, magnezyum formülünün üstünde Mg molar kütlesini yazıyoruz: 1 mol Xmol 2Mg + O2 = 2MgO 2 mol 2 mol
Oranları çözme kurallarına göre:
Magnezyum Oksit Miktarı v (MgO)= 1 mol. 7. Magnezyum oksidin molar kütlesini hesaplayın: M (Mg)=24 g/mol, M(O)=16 g/mol. M(MgO)= 24 + 16 = 40 g/mol. Magnezyum oksidin kütlesini hesaplıyoruz: m (MgO) = ν (MgO) × M (MgO) = 1 mol × 40 g/mol = 40 g. Cevap: ν (MgO) = 1 mol; m (MgO) = 40 gr. |
Redoks reaksiyonları için denklemler oluştururken aşağıdaki iki önemli kurala uyulmalıdır:
Kural 1: Herhangi bir iyonik denklemde yüklerin korunumuna dikkat edilmelidir. Bu, denklemin sol tarafındaki ("sol") tüm yüklerin toplamının, denklemin sağ tarafındaki ("sağ") tüm yüklerin toplamı ile aynı olması gerektiği anlamına gelir. Bu kural, hem tam reaksiyonlar hem de yarı reaksiyonlar için herhangi bir iyonik denklem için geçerlidir.
Soldan sağa ücretler
Kural 2: Oksidatif yarı reaksiyonda kaybedilen elektron sayısı, indirgeyici yarı reaksiyonda kazanılan elektron sayısına eşit olmalıdır. Örneğin bu bölümün başında verilen ilk örnekte (demir ve hidratlı bakır iyonları arasındaki reaksiyon), oksidatif yarı reaksiyonda kaybedilen elektron sayısı ikidir:
Bu nedenle indirgeme yarı reaksiyonunda elde edilen elektronların sayısı da ikiye eşit olmalıdır:
İki yarı reaksiyon denklemlerinden tam bir redoks reaksiyonu denklemini oluşturmak için aşağıdaki prosedür kullanılabilir:
1. İki yarı reaksiyonun her birinin denklemleri, yukarıdaki Kural 1'i yerine getirmek için her denklemin sol veya sağ tarafına uygun sayıda elektron eklenerek ayrı ayrı dengelenir.
2. Her iki yarı reaksiyonun denklemleri, Kural 2'nin gerektirdiği gibi, bir reaksiyonda kaybedilen elektronların sayısı diğer yarı reaksiyonda kazanılan elektronların sayısına eşit olacak şekilde birbirine karşı dengelenir.
3. Redoks reaksiyonunun tam denklemini elde etmek için her iki yarı reaksiyonun denklemleri toplanır. Örneğin, yukarıdaki iki yarı reaksiyonun denklemlerini toplayıp, elde edilen denklemin sol ve sağ taraflarından çıkararak
eşit sayıda elektron buluruz
Aşağıdaki yarı reaksiyonların denklemlerini dengeleyelim ve herhangi bir demir tuzu sulu çözeltisinin, asidik bir potasyum çözeltisi kullanılarak ferrik tuza oksidasyonunun redoks reaksiyonu için bir denklem oluşturalım.
Aşama 1. Öncelikle iki yarı reaksiyonun her birinin denklemini ayrı ayrı dengeliyoruz. Denklem (5) için elimizde
Bu denklemin her iki tarafını da dengelemek için sol tarafa beş elektron eklemeniz veya sağ taraftan aynı sayıda elektronu çıkarmanız gerekir. Bundan sonra elde ederiz
Bu, aşağıdaki dengeli denklemi yazmamızı sağlar:
Denklemin sol tarafına elektronların eklenmesi gerektiğinden bu, indirgeyici bir yarı reaksiyonu tanımlar.
Denklem (6) için yazabiliriz
Bu denklemi dengelemek için sağ tarafa bir elektron ekleyebilirsiniz. Daha sonra
