ادامه بخش اول غلظت مولی/a> |
بیشتر واکنشهای شیمیایی در محلولها و بخصوص محلولهای آبی صورت می گیرند. استوکیومتری واکنشها بر حسب مول تفسیر می شو. بنابر این در محاسبه های استوکیومتری محلولها از «غلظت مولی» استفاده می کنیم. غلظت مولی یا مولاریته عبارت است از تعداد مولهای حل شده از یک ماده در لیتر محلول.
n ® تعداد مولهای حل شده | v ® حجم بر حسب لیتر |
| = | Mغلظت مولی |
برای تهیه محلولهای رقیق می توان از رقیق کردن محلولهای غلیظ تر استفاده کرد. طبق فرمول زیر : n=M × V = M × v غلیظ غلیظ رقیق رقیق |
مثال : برای تهیه mol ۵ محلول kmno4 با مولاریته ۰۲/. چند گرم از ماده حل شده لازم است ؟ KMno4 = 158 g mol-1
= 0/01 mol KMno4 | 0/02 mol KMno4 | mol KMno4 = 500 ml × محلول | 1000 ml محلول |
1/58= gKmno4 | 158 g Kmno4 | پاسخ g KMno4 = 0/01 mol × | 1 mol Kmno4 |
محاسبه های استوکیومتری در واکنشهای انجام شده با غلظت معین را به هم اضافه می کنیم در واقع تعداد مول مشخصی از هر یک از واکنش دهنده ها را در کنار هم قرار داده ایم. با استفاده از رابطه ی حجم – غلظت ، تعداد مول واکنش دهنده ها محاسبه می شود و با استفاده از نسبتهای مولی در معادله ی موازنه شده واکنش تعداد مول فرآورده ها محاسبه می شود.
مثال : چه حجمی از گاز H2S در شرایط STP می تواند از واکنش K2S اضافی با L ۱/۶۵ محلول HCL ۰/۵۵۲ مولار بدست آید؟
= 0/455mol H2S | | پاسخ mol H2S = 0/911 mol HCL × |
=1/58 g Kmno4 | 158 g Kmno4 | پاسخ g KMno4 = 0/01 mol × | 1 mol Kmno4 |
|
محاسبه های استوکیومتری در واکنشهای انجام شده با غلظت معین را به هم اضافه می کنیم در واقع تعداد مول مشخصی از هر یک از واکنش دهنده ها را در کنار هم قرار داده ایم. با استفاده از رابطه ی حجم – غلظت ، تعداد مول واکنش دهنده ها محاسبه می شود و با استفاده از نسبتهای مولی در معادله ی موازنه شده واکنش تعداد مول فرآورده ها محاسبه می شود. مثال : چه حجمی از گاز H2S در شرایط STP می تواند از واکنش K2S اضافی با L ۱/۶۵ محلول HCL ۰/۵۵۲ مولار بدست آید؟ (۲HCL (ag) + K2S (ag) ---> H2S (g) + 2kcl(ag n = M.V nHCL(ag) = 1/65 L * 0/552 mol/l = 0/911 mol HCL
= 0/455mol H2S | | پاسخ mol H2S = 0/911 mol HCL × | |
= 10/2 L | | پاسخ : L H2 S = 0/4555 mol H2S × |
|
واکنش دهندی محدود کننده/a> |
در هنگام انجام واکنشهای شیمیایی معمولاً یکی از واکنش دهنده ها به مقدار کمتر از مقدار استوکیومتری وجود دارد. بنابراین در جریان واکنش زودتر از واکنش دهنده های دیگر به مصرف می رسد و تمامی می شود. این ماده تعیین کننده پیشرفت واکنش است و آن را محدود کننده می نامند. واکنش دهنده های دیگر را که پس از پایان واکنش نیز مقداری از آنها در ظرف می ماند، واکنش دهنده های اضافی می نامند. باتوجه به نسبتهای مولی می توان در مسایل واکنش دهنده ی محدود کننده را مشخص کرد. |
مثال : /a> |
از واکنش g۵۰ فلزی روی با g ۱۵۰ نیترات نقره چند گرم نقره را می توان بدست آورد؟ Ag = 108 g mol و ۱-AgNO3 170 = g mol و۱- ZN = 65/4 g mol ۱- پاسخ : ابتدا معادله موازنه شده ی واکنش را می نویسیم و تعداد مول مواد واکنش دهنده را تعیین می کنیم. 2 AgNO3 + Zn ---> 2 Ag + Zn( NO3)2
= 0/882 mol Ag | ( | | ) | پاسخ : mol Ag = 0/882 mol AgNo3 |
۸۸۲/.= Mol AgNO3 | ( | 1mol Ag NO3 | ) | پاسخ : mol AgNO3 = 150 g AgNO3 | 170gAgNO3 |
حال باید ماده محدود کننده را مشخص کنیم . فرض کنیم که ZN ماده محدود کننده است. با استفاده از نسبتهای مولی مقدار AgNO3 لازم برای واکنش با ZN موجود را محاسبه می کنیم.
= 1/53 mol AgNO3 مورد نیاز | ( | | ) | پاسخ : mol AgNo3 =0/765 mol Zn |
با مقایسه AgNo3 مورد نیاز و AgNo3 موجود در صورت مساله متوجه می شویم که انتخاب ما صحیح نبوده و ماده محدود کننده است. = 0/882 mol Ag | ( | | ) | پاسخ : mol Ag = 0/882 mol AgNo3 |
= 95/256 g Ag | ( | | ) | پاسخ : g Ag = 0/882 mol Ag |
|
بازدهی واکنشهای شیمیایی/a> |
در بسیاری از واکنشهای شیمیایی مقدار فرآورده های بدست آمده کمتر از مقدار محاسبه شده است. مقدار فرآورده های مورد انتظار از محاسبه ها را «بازده نظری» می گویند. اغلب «بازده عملی» کمتر از بازده نظری است.
با محاسبه بازده نظری (بیشترین مقدار ممکن فرآورده) با استفاده از واکنش دهنده ی محدود کننده می توان بازده درصدی را محاسبه کرد.
مثال : در یک آزمایش واکنشی میان LiBH4 به مقدارg ۵ و مقدار زیادی NH4Cl انجام شده و B3N3H6 به مقدار 2/16 بدست آمده . معادله واکنش به صورت زیر است. 3 LiBH4 + 3 NH4Cl ---> B3N3H6 + 9 H2 + 3 B3N3H6 بازده درصدی واکنش را محاسبه کنید. B3N3H6 = 80/4 mol -1 , LiBH4 = 21/79 g . mol
پاسخ : در صورت مساله مشخص شده است که LiBH4 واکنش دهنده ی محدود کننده است.
= 0/230 mol LiBH4 | ( | | ) | پاسخ : mol LiBH4 = 5 g LiBH4 | |
= 0/076 mol B3N3H6 | ( | | ) | پاسخ : mol B3N3H6 = 0/230 mol LiBH4 |
= 6/16 g B3N3H6 | ( | 80/49g B3N3H6 | 1 mol B3N3H6 |
| ) | پاسخ : g B3N3H6 = 0/076 mol B3N3H6 |
* 100 = %35/06 | | بازده درصدی = |
|
سوالات : 1- چند گرم گاز H2 در اثر واکنش کامل ۵۷ / ۸۰ گرم فلز لیتیم با آب تشکیل می شود؟/a> |
(H2 = 2/016 g و Li = 6/94 g) 11/70 gH2 پاسخ |
2- در حرارت های بالا گوگرد با آهن ترکیب شده آهن Õ سولفید قهوه ای رنگ می دهد. Fe + S ---> Fe S در تجربه ای مقدار 7/62 گرم آهن با 8/68 گرم گوگرد واکنش داده شده است./a> |
الف ) کدام یک از دو واکنش دهنده محدود کننده است ؟ Fe : پاسخ ب ) جرم Fes تولید شده را محاسبه کنید. : پاسخ 12 g ج) چندگرم از ماده ی اضافی در پایان واکنش باقی می ماند؟ 4/30 g : پاسخ |
3- چند گرم Ca(CL04)2 از واکنش 12/5 گرم Cao با ۷۵ گرم HClo4 قابل تولید است؟ CaO + 2 HCLO4 ---> Ca(CL04)2 + H2O (Ca(CL04)2 239 = g و HCLO4 = 100 g و Cao = 56 g)/a> |
پاسخ : 53/3 g |
4- چند گرم ماده ی واکنش دهنده پس از واکنش CaO 0/223 mol با0/75 HCLO4 باقی خواهد ماند؟ (CaO = 56 g و HCLO4 = 100 g) /a> |
پاسخ: 30/4 g |
5- چند گرم سدیم سولفات Na2SO4 لازم است تا محلول ۲۵۰ میلی لیتری که غلظت آن 0/683 مولار است تهیه شود؟ /a> |
پاسخ : 142/1 g |
6- چگونه می توان از اسید نیتریک غلیظ با مولاریته ، ۵ لیتر اسید نیتریک ۶ مولار تهیه کرد؟/a> |
7- از مقدار 20 گرم N2 و 300 گرم Br2 در طی واکنش غیرموازنه ی زیر : N2 + Br 2 <--- NBr3 چند گرم فرآورده ممکن است بدست آوریم ؟ (NBr3 = 235/7g , Br2 = 159/8 g , N2 = 28g)/a> |
پاسخ : 318/9 g |
8- یک کارخانه ، آمونیوم فسفات را به عنوان کود تولید می کند. از ترکیب g ۶۳/۱ از این کود با NaoH اضافی مقدار g۲۰ گاز NH3 تولید شده است. چند درصد کود به کار رفته در واکنش خالص بوده است ؟/a> |
NH3 = 17 g , (NH4)3PO4 = 149 g 3NaOH + (NH4)3PO4 ---> 3 NH3+ 3H2O + Na3PO4 پاسخ: %92/6
9- در واکنش زیر برای تهیه گاز H2 چند گرم گاز H2 را می توان از ۹ گرم HCL و 50 گرم ZN تهیه کرد؟ 2 HCL + ZN ---> H2 + ZNCL2 ( H2 =2/016 g , HCl =36/46 g , Zn = 65/39 g ) 1/542g : پاسخ
10- معادلات شیمیایی زیر را موازنه کنید. الف) C6H5CL + SiCL 4 + Na ---> (C6H5)4 Si+ NaCL ب ) HNO2 ---> HNO3 + NO + H2O ج ) HBrO3 + HBr ---> Br2 + H2O د ) As2o3 + KI + HCL ---> AsI3 + KCL + H2O |