ΣΟΙΧΕΙΟΜΕΣΡΙΚΟΙ ΤΠΟΛΟΓΙΜΟΙ Σε κάκε χθμικι αντίδραςθ οι ποςότθτεσ των ουςιϊν που αντιδροφν και παράγονται ζχουν οριςμζνθ ςχζςθ μεταξφ τουσ, θ οποία κακορίηεται από τουσ ςυντελεςτζσ των ουςιϊν ςτθ χθμικι εξίςωςθ τθσ αντίδραςθσ. Σε μια χθμικι εξίςωςθ οι ςυντελεςτζσ των ουςιϊν (ςτοιχειομετρικοί ςυντελεςτζσ) δείχνουν τθν αναλογία mol των ουςιών που ςυμμετζχουν ςτθ χθμικι αντίδραςθ (αντιδρϊντα και προϊόντα) Στισ χθμικζσ αντιδράςεισ που ςυμμετζχουν αζρια, οι ςτοιχειομετρικοί ςυντελεςτζσ δείχνουν τθν αναλογία όγκων του αερίων ουςιών, όταν οι όγκοι ζχουν μετρθκεί ςτισ ίδιεσ ςυνκικεσ πίεςθσ και κερμοκραςίασ. Έτςι, με βάςθ τθ χθμικι εξίςωςθ μιασ αντίδραςθσ, αν γνωρίηουμε τον αρικμό moles μιασ ουςίασ που ςυμμετζχει ςτθν αντίδραςθ, μποροφμε να υπολογίςουμε τον αρικμό των άλλων ουςιϊν που ςυμμετζχουν ςτθν ίδια αντίδραςθ. Οι υπολογιςμοί αυτοί ονομάηονται ςτοιχειομετρικοί υπολογιςμοί. Πταν δίνεται θ μάηα (m g) μιασ ουίασ ι ο όγκοσ (V L) μιασ αζριασ ουςίασ, ο αρικμόσ moles (n) υπολογίηεται από τισ ςχζςεισ : n = m g M r g/mol και n = V L V m L/mol ι n = V L 22,4 L/mol (STP) Πταν θ ουςία που ςυμμετζχει ςτθ χθμικι αντίδραςθ βρίςκεται με τθ μορφι διαλφματοσ, ςτουσ ςτοιχειομετρικοφσ υπολογιςμοφσ χρθςιμοποιοφμε μόνο τθν ποςότθτα τθσ διαλυμζνθσ ουςίασ. Ο αρικμόσ moles τθσ διαλυμζνθσ ουςίασ (n) ο οποίοσ περιζχεται ςε V L διαλφματοσ και ζχει ςυγκζντρωςθ c M είναι n = c V.
Λυμζνεσ αςκιςεισ (από τράπεηα κεμάτων) 1. ε ςχολικό εργαςτιριο υπάρχει ζνα υδατικό διάλυμα Pb(NO 3 ) 2 που ζχει όγκο 500 ml και ςυγκζντρωςθ 0,6 Μ (διάλυμα Δ 1 ). Να υπολογίςετε πόςοσ είναι ο όγκοσ (ςε ml) υδατικοφ διαλφματοσ ΚΟΗ με ςυγκζντρωςθ 1 Μ, που απαιτείται για να αντιδράςει πλιρωσ με 0,5 L του διαλφματοσ Δ 1. ΛΤΗ 1. Γράφουμε πρϊτα τθ χθμικι αντίδραςθ και τθν ιςοςτακμίηουμε με κατάλλθλουσ ςυντελεςτζσ. 2. Υπογραμίηουμε τα ςϊματα που μασ ενδιαφζρουν, δθλαδι το δεδομζνο και τα ηθτοφμενα. 3. Στθν ςυνζχεια γράφουμε για τα ςϊματα αυτά τθν αναλογία mol με τθν οποία ςυμμετζχουν ςτθν αντίδραςθ (με βάςθ τουσ ςυντελεςτζσ). Pb(NO 3 ) 2 + 2ΚΟΗ Pb(ΟΗ) 2 + 2ΚΝΟ 3 x mol 2x mol 4. Ξεκινϊντασ από το δεδομζνο και χρθςιμοποιϊντασ τον κατάλλθλο από τουσ τφπουσ που αναφζρκθκαν πιο πάνω υπολογίηουμε το x. Έτςι για τον Pb(NO 3 ) 2 n = c V x = 0,6 0,5 = 0,3 mol (ΡΟΣΟΧΗ! Ράντα ο όγκοσ είναι ςε L). 5. Ρροςδιορίηω το ηθτοφμενο: Για το ΚΟΗ n = c V 2x = c V 2 0,3 = 1 V V = 0,6 L 2. Σο καλαςςινό νερό ζχει ςυγκζντρωςθ ςε ΜgCl 2 0,05 M. Να υπολογιςτεί θ μάηα (g) του ιηιματοσ που κα ςχθματίςει κατά τθν προςκικθ περίςςειασ Να 2 CO 3 ςε 200 ml καλαςςινοφ νεροφ. Δίνονται : Α r Mg = 24, Α r C = 12, Α r O = 16. ΛΤΗ 1. Γράφουμε πρϊτα τθ χθμικι αντίδραςθ και τθν ιςοςτακμίηουμε με κατάλλθλουσ ςυντελεςτζσ. 2. Υπογραμίηουμε τα ςϊματα που μασ ενδιαφζρουν, δθλαδι το δεδομζνο και τα ηθτοφμενα. 3. Στθν ςυνζχεια γράφουμε για τα ςϊματα αυτά τθν αναλογία mol με τθν οποία ςυμμετζχουν ςτθν αντίδραςθ (με βάςθ τουσ ςυντελεςτζσ).
ΜgCl 2 + Να 2 CO 3 ΜgCO 3 + 2NaCl x mol xmol 4. Ξεκινϊντασ από το δεδομζνο και χρθςιμοποιϊντασ τον κατάλλθλο από τουσ τφπουσ που αναφζρκθκαν πιο πάνω υπολογίηουμε το x. Για το ΜgCl 2 : n = c V x = 0,2 0,05 = 0,01 mol. Για το ίηθμα (ΜgCO 3 ): n = m M r x = m M r M r ΜgCO 3 = 24 + 12 + 48 = 104 άρα: 0,01 = m 104 m = 1,04 g. Αςκιςεισ 1. Ρόςα g NaOH απαιτοφνται για να εξουδετερϊςουν διάλυμα HCl ςτο οποίο ζχουν διαλυκεί 6,79 L αερίου HCI μετρθμζνα ςε stp; (12,125 g).. 2. Να υπολογιςκεί ο όγκοσ του αερίου μετρθμζνοσ ςε stp που κα ελευκερωκεί από τθν αντίδραςθ 6,5 g Zn με περίςςεια HCI. (2,24 L).. 3. Σε 500 ml διαλφματοσ HCI 0,1 Μ προςκζτουμε 11,2 g CaO. Να υπολογιςκεί θ μάηα του χλωριοφχου άλατοσ που κα ςχθματιςκεί. (2,775 g) 4. Ρόςα g AgN0 3 πρζπει να προςτεκοφν ςε περίςςεια διαλφματοσ NH 4 CI προκειμζνου να ςχθματιςκοφν 0,2675 g αμμωνιακοφ άλατοσ; (0.85g)
........................ Αςκιςεισ με μίγματα Μεκοδολογία
Πταν ζνα μίγμα αντιδρά με κάποια ουςία, κα γράφουμε ξεχωριςτά τισ χθμικζσ εξιςϊςεισ των αντιδράςεων των ςυςτατικϊν του μίγματοσ με τθν ουςία αυτι. Σε οριςμζνεσ περιπτϊςεισ βζβαια δεν αντιδροφν όλα τα ςυςτατικά του μίγματοσ με τθν ουςία που επιδρά. Ραραδείγματα α. Κατά τθν επίδραςθ διαλφματοσ HCI ςε μίγμα NaOH και Ca(OH) 2 πραγματοποιοφνται δφο αντιδράςεισ εξουδετζρωςθσ. β. Κατά τθν επίδραςθ διαλφματοσ HCI ςε μίγμα (κράμα) Zn και Ag, αντιδρά μόνο ο Zn (απλι αντικατάςταςθ). Πταν θ ςφςταςθ του μίγματοσ δεν είναι γνωςτι, κζτουμε αγνϊςτουσ χ, ψ, ω, τουσ αρικμοφσ moles των ςυςτατικϊν του μίγματοσ και από τα δεδομζνα τθσ άςκθςθσ δθμιουργοφμε κατάλλθλο αρικμό εξιςϊςεων. 1. 15,2 g μίγματοσ NaOH και KOH απαιτοφν για πλιρθ εξουδετζρωςθ 300 ml διαλφματοσ H 2 SO 4 0,5 M. Να βρεκεί θ ςφςταςθ του μίγματοσ ςε γραμμάρια... 2. 10 g Fe και FeS αντιδροφν με περίςςεια διαλφματοσ HCI, οπότε ελευκερϊνονται 3,36 L αζριου μίγματοσ, μετρθμζνα ςε ςυνκικεσ STP. Να υπολογιςτεί θ ςφςταςθ του μίγματοσ ςε γραμμάρια... Αςκιςεισ 1. 34,1 g μίγματοσ NaBr και KBr αντιδροφν με περίςςεια διαλφματοσ AgNO 3, οπότε καταβυκίηονται 56,4 g ιηιματοσ. Να υπολογιςτεί θ ςφςταςθ του μίγματοσ.
2. 7,7 g μίγματοσ NaOH και Ca(OH) 2 απαιτοφν για πλιρθ εξουδετζρωςθ 200 ml διαλφματοσ HCI 1 M. Να υπολογιςτεί θ ςφςταςθ του μίγματοσ. 3. Ιςομοριακό μίγμα NaOH και CaCO 3 απαιτεί για πλιρθ εξουδετζρωςθ 300 ml διαλφματοσ H 2 SO 4 2 M. Να υπολογιςτεί θ μάηα του αρχικοφ μίγματοσ. 4. 38,4 g μίγματοσ (κράματοσ) Cu και Zn αντιδροφν με περίςςεια διαλφματοσ HCI, οπότε ελευκερϊνονται 4,48 L αερίου, μετρθμζνα ςε ςυνκικεσ STP. Να υπολογιςτεί θ ςφςταςθ του μίγματοσ ςε γραμμάρια. Αςκιςεισ ςτισ οποίεσ ζνα αντιδρών είναι ςε περίςςεια (για περιςςότερεσ γνώςεισ εκτόσ φλθσ) Βοικεια: Δθλαδι, το ζνα από τα δφο αντιδρϊντα καταναλϊνεται πλιρωσ, ενϊ το άλλο αντιδρϊν είναι ςε περίςςεια (περιςςεφει). Στθν περίπτωςθ αυτι θ ποςότθτα του προϊόντοσ υπολογίηεται με βάςθ τθν αρχικι ποςότθτα εκείνου του αντιδρϊντοσ το οποίο δεν βρίςκεται ςε περίςςεια, δθλαδι αυτό που αντιδρά πλιρωσ. Αςκιςεισ 1. Σε δοχείο αναμιγνφουμε 5 mol H 2 και 4 mol O 2, τα οποία αντιδροφν ςφμφωνα με τθ χθμικι εξίςωςθ: 2H 2 (g) + O 2 (g) 2H 2 O (g) Nα υπολογιςτεί θ ποςότθτα των υδρατμϊν που παράγονται.
2. Σε 500 ml διαλφματοσ HCI 1 M προςκζτουμε 13g Zn. Να υπολογιςτεί ο όγκοσ του αερίου που ελευκερϊνεται, μετρθμζνοσ ςε ςυνκικεσ STP. 3. Σε 250 ml διαλφματοσ NH 4 CI 2 M προςκζτουμε 30 g ΝαΟΗ. Να υπολογιςτεί ο όγκοσ του αερίου που ελευκερϊνεται, μετρθμζνοσ ςε κερμοκραςία 27 και πίεςθ 3 atm. 4. Να υπολογίςετε πόςα mol άλατοσ ςχθματίηονται ςτισ εξισ περιπτϊςεισ: α. Αναμιγνφουμε 100 ml διαλφματοσ KOH 2 M με 200 ml διαλφματοσ HCI 0,5 M. β. Σε 300 ml ΗΝΟ 3 1 Μ προςκζτουμε 10 g NaOH. γ. Αναμιγνφουμε 200 ml διαλφματοσ H 2 SO 4 0,6 M με 400 ml διαλφματοσ NaOH 1 M. 5. Αναμιγνφουμε 300 ml διαλφματοσ HNO 3 0,5 M με 200 ml διαλφματοσ NaOH 1 M. α. Ρόςα mol άλατοσ ςχθματίηονται; β. Να βρεκοφν οι ςυγκεντρϊςεισ των διαλυμζνων ουςιϊν ςτο τελικό διάλυμα. Αςκιςεισ με διαδοχικζσ αντιδράςεισ (για περιςςότερεσ γνϊςεισ εκτόσ φλθσ) Οι αςκιςεισ αυτζσ αναφζρονται ςε ςτοιχειομετρικοφσ υπολογιςμοφσ ςε μια ςειρά διαδοχικϊν αντιδράςεων, ςτισ οποίεσ το προϊόν τθ μιασ αντίδραςθσ ςυμμετζχει ωσ αντιδρϊν ςτθν επόμενθ αντίδραςθ. Στθν περίπτωςθ αυτι ιςχφει ότι ο αρικμόσ moles μιασ ουςίασ που παράγεται ςε μια αντίδραςθ είναι ίςοσ με τον αρικμό των moles τθσ ίδιασ ουςίασ που ςυμμετζχει ωσ αντιδρϊν ςτθν επόμενθ αντίδραςθ. (Αυτό ιςχφει ανεξάρτθτα από τουσ ςτοιχειομετρικοφσ ςυντελεςτζσ που ζχει θ ουςία ςτισ χθμικζσ εξιςϊςεισ των δφο αντιδράςεων.) 1. 11,7 g NaCI αντιδροφν με περίςςεια H 2 SO 4. Το αζριο Α που ελευκερϊνεται διαλφεται ςτο νερό και το διάλυμα που διάλυμα που προκφπτει αντιδρά με περίςςεια Na 2 CO 3. Να υπολογιςτεί ο όγκοσ του αερίου Β που ελευκερϊνεται, μετρθμζνοσ ςε ςυνκικεσ STP. 2. Oριςμζνθ ποςότθτα Mg αντιδρά με περίςςεια αραιοφ διαλφματοσ H 2 SO 4. Το αζριο Α που ελευκερϊνεται αντιδρά πλιρωσ με CI 2, οπότε παράγεται αζριο Β, το οποίο διαβιβάηεται ςε περίςςεια διαλφματοσ AgNO 3 και ςχθματίηεται 28,7 g λευκοφ ιηιματοσ. Να υπολογίςετε τθ μάηα του Mg που αντζδραςε.
3. Ένα μζταλλο Μ ζχει αρικμό οξείδωςθσ + 2. Ροςότθτα 10 g ανκρακικοφ άλατοσ του μετάλλου Μ αντιδρά με περίςςεια διαλφματοσ HCI. Το αζριο που ελευκερϊνεται απαιτεί για πλιρθ εξουδετζρωςθ 400 ml διαλφματοσ KOH 0,5 M. Να υπολογίςετε τθ ςχετικι ατομικι μάηα του μετάλλου Μ. 4. 19,5 g Zn αντιδροφν πλιρωσ με HCI. Το αζριο που ελευκερϊνεται αντιδρά πλιρωσ με Ν 2 και ςχθματίηει ΝΗ 3. Να υπολογίςετε τον όγκο τθσ ΝΗ 3 που παράγεται, μετρθμζνο ςε ςυνκικεσ STP. 5. 8,8 g FeS αντιδροφν με περίςςεια διαλφματοσ HCI. Το αζριο που ελευκερϊνεται διαβιβάηεται ςε περίςςεια διαλφματοσ AgNO 3, οπότε καταβυκίηεται ίηθμα. Να υπολογίςετε τθ μάηα του ιηιματοσ.