Стехиометриялық есептеулер

Оқулық: Оспанова М.Қ., Аухадиева Қ.С., Белоусова Т.Г. Химия: 8-сынып. — Алматы: Мектеп, 2018. Мәтін — оқулық тақырыптары бойынша өз сөзімізбен жазылған конспект. Жақшадағы бет — параграфтың басталатын беті.

§17. Химиялық реакция теңдеулері бойынша есептеулер (8-сынып, 64-б.)

Реакция теңдеуіндегі коэффициенттер әрекеттесетін және түзілетін заттардың мольдік қатынасын көрсетеді. Мысалы, 2H₂ + O₂ → 2H₂O теңдеуі бойынша 2 моль сутек 1 моль оттекпен әрекеттесіп, 2 моль су түзеді.

Есептеу алгоритмі: 1) реакция теңдеуін жазып, теңестіреміз; 2) берілген заттың зат мөлшерін табамыз (n = m/M); 3) теңдеудегі коэффициенттер бойынша ізделетін заттың зат мөлшерін табамыз (пропорция); 4) ізделетін шаманы есептейміз (m = n·M).

Мысал: 13 г мырыш тұз қышқылымен әрекеттескенде қанша грамм мырыш хлориді түзіледі? Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑ n(Zn) = 13 / 65 = 0,2 моль; теңдеу бойынша n(ZnCl₂) = n(Zn) = 0,2 моль; m(ZnCl₂) = 0,2 · 136 = 27,2 г.

Мысал: 10 г кальций карбонатын қыздырғанда қанша грамм кальций оксиді түзіледі? CaCO₃ → CaO + CO₂; n(CaCO₃) = 10/100 = 0,1 моль; n(CaO) = 0,1 моль; m(CaO) = 0,1 · 56 = 5,6 г.

Масса бойынша пропорция әдісі де қолданылады: теңдеудің үстіне берілген массаны, астына теңдеу бойынша массаны (коэффициент × M) жазып, пропорция құрамыз. Екі әдістің жауабы бірдей шығады.

§18. Авогадро заңы. Газдардың молярлық көлемі (8-сынып, 67-б.)

Авогадро заңы (1811): бірдей температура мен қысымда кез келген газдардың тең көлемдерінде молекулалар саны бірдей болады.

Салдары: қалыпты жағдайда (қ.ж.: 0 °C, 101,3 кПа) кез келген газдың 1 молі 22,4 л көлем алады. Бұл газдың молярлық көлемі: Vm = 22,4 л/моль.

Формулалар: n = V / Vm; V = n · Vm.

Мысал: қ.ж. 11,2 л оттек қанша моль және қанша грамм? n = 11,2 / 22,4 = 0,5 моль; m = 0,5 · 32 = 16 г.

Мысал: 4 г сутектің көлемі: n = 4/2 = 2 моль; V = 2 · 22,4 = 44,8 л.

Газдың салыстырмалы тығыздығы — бір газ массасының сол көлемдегі екінші газ массасына қатынасы: D = M₁ / M₂. Ауа бойынша тығыздық: D(ауа) = M / 29 (ауаның орташа молярлық массасы 29 г/моль). Сутек бойынша: D(H₂) = M / 2.

Мысал: CO₂ ауадан ауыр ма? D(ауа) = 44/29 ≈ 1,52 — ауыр, сондықтан оны ыдыстың аузын жоғары қаратып жинайды. Сутек (M = 2) ауадан 14,5 есе жеңіл, оны ыдыс аузын төмен қаратып жинайды.

Газдың молярлық массасын тығыздық бойынша табу: M = D · M₂. Мысалы, газдың сутек бойынша тығыздығы 16 болса, M = 32 г/моль (оттек).

§19. Газдардың көлемдік қатынастары (8-сынып, 70-б.)

Гей-Люссактың көлемдік қатынастар заңы: бірдей жағдайда өлшенген, реакцияға түсетін және түзілетін газдардың көлемдері өзара кіші бүтін сандар қатынасында болады. Бұл қатынас реакция теңдеуіндегі коэффициенттерге тең.

Мысал: 2H₂ + O₂ → 2H₂O(бу). 2 көлем сутек 1 көлем оттекпен әрекеттесіп, 2 көлем су буын береді: V(H₂) : V(O₂) : V(H₂O) = 2 : 1 : 2.

Мысал: N₂ + 3H₂ → 2NH₃. 10 л азотпен әрекеттесу үшін 30 л сутек керек, 20 л аммиак түзіледі.

Мысал: 5 л метанды толық жағуға қанша литр оттек қажет? CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O; V(O₂) = 2 · 5 = 10 л. Ауада оттектің көлемдік үлесі шамамен 21%, сондықтан ауа көлемі 10 / 0,21 ≈ 47,6 л.

Маңызды: көлемдік қатынастар тек газдарға қатысты. Қатты және сұйық заттардың көлемі бұл заңға бағынбайды, олар үшін масса немесе зат мөлшері арқылы есептейміз.

Аралас есеп: 6,5 г мырыш қышқылмен әрекеттескенде қ.ж. қанша литр сутек бөлінеді? n(Zn) = 6,5/65 = 0,1 моль; n(H₂) = 0,1 моль; V(H₂) = 0,1 · 22,4 = 2,24 л.