egc-3.2· Глава 3: Растворы и расчёты· ~14 мин

Расчёты по уравнению реакции (стехиометрия)

Масса, объём и количество вещества по уравнению реакции; выход продукта и избыток реагента

Стехиометрия позволяет рассчитывать массу, объём и количество веществ на основе коэффициентов (молярных соотношений) в уравнении реакции. Сначала обязательно уравняйте уравнение, затем найдите количество молей данного вещества ( $n = m/M$ или $n = V/V_m$ ), рассчитайте моли искомого вещества через соотношение коэффициентов и переведите результат в массу/объём. Пример: сгорание 12 г углерода $C + O_2 \rightarrow CO_2$ . $n(C) = 12/12 = 1$ моль, соотношение 1:1, поэтому $n(CO_2) = 1$ моль, $V(CO_2) = 1 \cdot 22{,}4 = 22{,}4$ л. Выход продукта $\eta = (\text{практическая масса} / \text{теоретическая масса}) \cdot 100\%$ . При избытке одного из реагентов расчёт ведётся по недостающему (полностью вступающему в реакцию) веществу.

Ключевые термины

Стехиометрия — Расчёт масс, объёмов и количеств веществ на основе коэффициентов (молярных соотношений) в уравнении реакции.

Молярное соотношение — Соотношение коэффициентов веществ в сбалансированном уравнении; расчёт ведётся по этому соотношению.

Количество вещества (n) — Количество вещества в молях; находится как

n = m/M

(из массы) или

n = V/V_m

(из объёма газа).

Молярный объём (

V_m

) — Объём, занимаемый 1 молем газа при нормальных условиях;

V_m = 22{,}4

л/моль.

Выход продукта (

\eta

) — Отношение практического количества продукта к теоретическому;

\eta = (\text{практический} / \text{теоретический}) \cdot 100\%

Избыточный реагент — При наличии двух реагентов — вещество, которое остаётся после реакции; расчёт ведётся по недостающему веществу.

Основные формулы для расчётов

Искомая величина	Формула	Единица
Количество вещества (из массы)	$n = m/M$	моль
Количество вещества (из объёма газа)	$n = V/V_m$	моль
Масса	$m = n \cdot M$	г
Объём газа (н.у.)	$V = n \cdot 22{,}4$	л
Выход продукта	$\eta = (\text{практический}/\text{теоретический}) \cdot 100\%$	%

$V_m = 22{,}4$ л/моль — только для газов при нормальных условиях (н.у.).

Этапы расчёта по уравнению реакции

Шаг	Действие
1	Уравняй уравнение реакции, запиши молярное соотношение
2	Найди количество молей данного вещества ( $n = m/M$ или $V/V_m$ )
3	Вычисли количество молей искомого вещества через соотношение
4	Переведи результат в массу ( $m = n \cdot M$ ) или объём ( $V = n \cdot 22{,}4$ )

При наличии двух реагентов сначала определи недостающее (полностью расходуемое) вещество.

✎Из массы — объём газа:

H_2

из 13 г Zn

1Уравнение: $Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2\uparrow$ , соотношение Zn: $H_2$ = 1:1
2n(Zn): $n = m/M = 13/65 = 0{,}2$ моль
3 $n(H_2)$ : Соотношение 1:1 $\rightarrow$ $n(H_2) = 0{,}2$ моль
4 $V(H_2)$ : $V = n \cdot 22{,}4 = 0{,}2 \cdot 22{,}4 = 4{,}48$ л

✎Объём с учётом выхода: сгорание 24 г C,

\eta = 75\%

1Уравнение: $C + O_2 \rightarrow CO_2$ , соотношение C: $CO_2$ = 1:1
2n(C): $n = 24/12 = 2$ моль $\rightarrow$ теоретически $n(CO_2) = 2$ моль
3Практический $n(CO_2)$ : $2 \cdot (75/100) = 1{,}5$ моль
4 $V(CO_2)$ : $V = 1{,}5 \cdot 22{,}4 = 33{,}6$ л

⚠️Внимание

Перед расчётом обязательно уравняйте уравнение; при неверных коэффициентах всё молярное соотношение нарушается.

🚫Частая ошибка

Не путайте соотношение $SO_2$ : $SO_3$ : в реакции $2SO_2 + O_2 \rightarrow 2SO_3$ соотношение 2:2, то есть 1:1, а не 1:2.

🚫Частая ошибка

При наличии двух реагентов не ведите расчёт по избыточному: расчёт ведётся по недостающему (полностью расходуемому) веществу.

⚠️Внимание

В задачах с техническими образцами или смесями учитывайте долю чистого вещества: переводите в моли только массу чистого вещества.

💡Заметка

При одинаковых условиях объёмное соотношение газов равно их молярному (коэффициентному) соотношению.

Правила

1Перед расчётом обязательно уравняйте уравнение и запишите молярные соотношения по коэффициентам.
2 $n = m/M$ (для массы), $n = V/V_m$ (для газа при н.у., $V_m = 22{,}4$ л/моль).
3При одинаковых условиях объёмное соотношение газов равно их молярному (коэффициентному) соотношению.
4Выход продукта: $\eta = (\text{практический продукт} / \text{теоретический продукт}) \cdot 100\%$ ; практический $= \text{теоретический} \cdot \eta / 100$ .
5При наличии двух реагентов расчёт ведётся по недостающему (полностью расходуемому) веществу.

Тренировка

15 лёгких · 15 средних · 15 сложных

В каждом тесте — 10 случайных вопросов

Лёгкий Средний Сложный Микс