الحسابات المتكافئة في تكوينها ، المراحل ، التمارين التي تم حلها

ال حسابات الكيمياء المتكافئة هي تلك التي تتم على أساس العلاقات الجماعية للعناصر أو المركبات التي تشارك في تفاعل كيميائي.

الخطوة الأولى لتحقيقها هي تحقيق التوازن بين التفاعل الكيميائي موضع الاهتمام. أيضا ، يجب أن تكون الصيغ الصحيحة للمركبات التي تشارك في العملية الكيميائية معروفة.

تستند الحسابات المتكافئة إلى تطبيق مجموعة من القوانين ، من بينها ما يلي: قانون الحفاظ على الكتلة ؛ قانون النسب المحددة أو التكوين الثابت ؛ وأخيرا ، قانون ذات أبعاد متعددة.

يشير قانون الحفاظ على الكتلة إلى أن مجموع كتل المواد المتفاعلة في التفاعل الكيميائي يساوي مجموع كتل المنتجات. في التفاعل الكيميائي تظل الكتلة الكلية ثابتة.

ينص قانون النسب المحددة أو التركيب الثابت على أن العينات المختلفة لأي مركب نقي لها نفس العناصر بنسب الكتلة ذاتها. على سبيل المثال ، المياه النقية هي نفسها بغض النظر عن مصدرها ، أو عن القارة (أو الكوكب) التي تأتي منها.

والقانون الثالث ، ذو أبعاد متعددة ، يشير إلى أنه عندما يشكل عنصرين A و B أكثر من مركب واحد ، فإن نسبة كتلة العنصر B التي تجمع مع كتلة معينة من العنصر A ، في كل من المركبات ، يمكن التعبير عنها من حيث الأعداد الصحيحة الصغيرة. هذا هو ، ل_نB_م ن و م هم أرقام كاملة.

مؤشر

• 1 ما هي الحسابات المتكافئة ومراحلها؟?
  • 1.1 مراحل
• 2 تمارين حلها
  • 2.1 - التمرين 1
  • 2.2 - التمرين 2
  • 2.3 - التمرين 3
  • 2.4 التمرين 4
  • 2.5 - التمرين 5
  • 2.6 - التمرين 6
• 3 المراجع

ما هي الحسابات المتكافئة ومراحلها?

إنها حسابات مصممة لحل الأسئلة المختلفة التي يمكن أن تنشأ عند دراسة التفاعل الكيميائي. لهذا ، يجب أن يكون لديك معرفة بالعمليات الكيميائية والقوانين التي تحكمها.

مع استخدام الحساب المتكافئ ، يمكن للمرء الحصول ، على سبيل المثال ، من كتلة المادة المتفاعلة ، الكتلة غير المعروفة من المادة المتفاعلة الأخرى. يمكنك أيضًا معرفة النسبة المئوية لتكوين العناصر الكيميائية الموجودة في مركب ومنه ، الحصول على الصيغة التجريبية للمركب.

وبالتالي ، فإن معرفة الصيغة التجريبية أو الحد الأدنى من مركب يسمح بإنشاء الصيغة الجزيئية.

بالإضافة إلى ذلك ، يسمح حساب العناصر المتكافئة بمعرفة التفاعل الكيميائي وهو الكاشف المحدد ، أو إذا كان هناك كاشف فائض ، وكذلك كتلة هذا واحد.

مراحل

تعتمد المراحل على نوع المشكلة المطروحة ، وكذلك تعقيدها.

حالتان شائعتان هما:

-التفاعل بين عنصرين لتكوين مركب ومعرفة كتلة واحدة من المتفاعلات فقط.

-من المرغوب فيه معرفة الكتلة غير المعروفة للعنصر الثاني ، وكذلك كتلة المركب الناتجة عن التفاعل.

بشكل عام ، في حل هذه التدريبات يجب اتباع ترتيب المراحل التالية:

-اضبط معادلة التفاعل الكيميائي.

-موازنة المعادلة.

-المرحلة الثالثة ، باستخدام الأوزان الذرية للعناصر ومعاملات العناصر المتكافئة ، للحصول على نسبة الكتل من المواد المتفاعلة.

-ثم ، باستخدام قانون النسب المحددة ، بمجرد معرفة كتلة العنصر المتفاعل والنسبة التي يتفاعل بها مع العنصر الثاني ، تعرف كتلة العنصر الثاني.

-والمرحلة الخامسة والأخيرة ، إذا كنا نعرف كتل العناصر المتفاعلة ، فإن مجموعها يسمح لنا بحساب كتلة المركب المنتج في التفاعل. في هذه الحالة ، يتم الحصول على هذه المعلومات بناءً على قانون الحفاظ على الكتلة.

تمارين حلها

-التمرين 1

ما هو الكاشف المتبقي عند تفاعل 15 جم من المغنيسيوم مع 15 جم من S لتشكيل MgS؟ وكم غراما من MgS سيتم إنتاجها في رد الفعل?

بيانات:

-كتلة المغنيسيوم و S = 15 جم

-ملغ من الوزن الذري = 24.3 جم / مول.

-الوزن الذري S = 32.06 جم / مول.

الخطوة 1: معادلة التفاعل

Mg + S => MgS (متوازن بالفعل)

الخطوة 2: حدد النسبة التي تتحد فيها Mg و S لإنتاج MgS

للبساطة ، يمكن تقريب الوزن الذري من المغنيسيوم إلى 24 جم / مول والوزن الذري من S إلى 32 جم / مول. عندئذٍ ، تكون النسبة التي يتم دمج S و Mg فيها 32:24 ، بتقسيم المصطلحين على 8 ، يتم تخفيض النسبة إلى 4: 3.

في شكل متبادل ، فإن النسبة التي يتم فيها دمج Mg مع S تساوي 3: 4 (Mg / S)

الخطوة 3: مناقشة وحساب الكاشف المتبقي وكتلته

كتلة Mg و S هي 15 جم لكليهما ، لكن النسبة التي يتفاعل فيها Mg و S هي 3: 4 وليس 1: 1. ثم ، يمكن استنتاج أن الكاشف المتبقي هو Mg ، لأنه في نسبة أصغر فيما يتعلق S.

يمكن اختبار هذا الاستنتاج من خلال حساب كتلة المغنيسيوم التي تتفاعل مع 15 غرام من S.

g of Mg = 15 جم من S x (3 جم من Mg) / mol) / (4 جم من S / mol)

11.25 غرام من المغنيسيوم

Mg الكتلة الزائدة = 15 جم - 11.25 جم

3.75 جم.

الخطوة 4: كتلة MgS تشكلت في رد الفعل على أساس قانون الحفاظ على الكتلة

كتلة MgS = كتلة Mg + كتلة S

11.25 جم + 15 جم.

26 ، 25 جم

يمكن إجراء تمرين ذي أغراض تعليمية بالطريقة التالية:

حساب غرامات S التي تتفاعل مع 15 غرام من المغنيسيوم ، في هذه الحالة نسبة 4: 3.

جم من S = 15 جم من المغنيسيوم × (4 جم من المغنيسيوم / مول) / (3 جم من المغنيسيوم / مول)

20 غرام

إذا تم عرض الموقف في هذه الحالة ، يمكن ملاحظة أن الـ 15 جم من S لن تصل إلى التفاعل الكامل مع 15 جم من المغنيسيوم ، مفقود 5 غرام. هذا يؤكد أن الكاشف المتبقي هو Mg و S هو الكاشف المحدد في تكوين MgS ، عندما يكون لكل من العناصر التفاعلية نفس الكتلة.

-التمرين 2

حساب كتلة كلوريد الصوديوم (NaCl) والشوائب في 52 غرام من كلوريد الصوديوم مع نسبة نقاء 97.5 ٪.

بيانات:

-كتلة العينة: 52 جم من كلوريد الصوديوم

-نسبة النقاء = 97.5٪.

الخطوة 1: حساب الكتلة النقية من كلوريد الصوديوم

كتلة كلوريد الصوديوم = 52 جم × 97.5 ٪ / 100 ٪

50.7 غرام

الخطوة 2: حساب كتلة الشوائب

٪ من الشوائب = 100 ٪ - 97.5 ٪

2.5٪

كتلة الشوائب = 52 جم × 2.5 ٪ / 100 ٪

1.3 جم

لذلك ، من الـ 52 جم من الملح ، 50.7 جم عبارة عن بلورات نقية من كلوريد الصوديوم ، و 1.3 غرام من الشوائب (مثل الأيونات الأخرى أو المواد العضوية).

-التمرين 3

ما كتلة الأكسجين (O) في 40 غرام من حمض النتريك (HNO)₃) ، مع العلم أن وزنه الجزيئي هو 63 جم / مول ، والوزن الذري لـ O هو 16 جم / مول?

بيانات:

-كتلة HNO₃ = 40 جم

-الوزن الذري لـ O = 16 جم / مول.

-الوزن الجزيئي لـ HNO₃

الخطوة 1: حساب عدد الشامات من HNO₃ موجودة في كتلة من 40 غرام حمض

الشامات من HNO₃ = 40 غرام من HNO₃ × 1 مول من HNO₃/ 63 غرام من HNO₃

0.635 الشامات

الخطوة 2: حساب عدد مولات O الحاضر

صيغة HNO₃ يشير إلى أن هناك 3 مولات من O لكل مول من HNO_3.

مولات O = 0.635 مولات من HNO₃ X 3 الشامات O / مول HNO₃

1905 مولات من O

الخطوة 3: حساب كتلة O موجودة في 40 غرام من HNO₃

g of O = 1.905 مول من O x 16 جم من O / mol من O

30.48 جم

وهذا يعني أن 40 غ من HNO₃, 30،48 غرام ترجع حصرا إلى وزن مولات ذرات الأكسجين. هذه النسبة الكبيرة من الأكسجين هي نموذجي للأكسان أو أملاحها الثلاثية (NaNO)₃, على سبيل المثال).

-التمرين 4

كم غراما من كلوريد البوتاسيوم (KCl) التي تنتجها تحلل 20 غراما من كلورات البوتاسيوم (KClO)؟₃) ، مع العلم أن الوزن الجزيئي لـ KCl هو 74.6 جم / مول والوزن الجزيئي لـ KClO₃ هو 122.6 جم / مول

بيانات:

-كتلة KClO₃ = 20 جم

-الوزن الجزيئي لـ KCl = 74.6 جم / مول

-الوزن الجزيئي لـ KClO₃ = 122.6 جم / مول

الخطوة 1: معادلة التفاعل

2KClO₃ => 2KCl + 3O₂

الخطوة 2: حساب كتلة KClO₃

غرام من KClO₃ = 2 مولات × 122.6 جم / مول

245.2 جم

الخطوة 3: حساب كتلة KCl

جم من KCl = 2 مولات × 74.6 جم / مول

149.2 جم

الخطوة 4: حساب كتلة KCl الناتجة عن التحلل

245 غرام من KClO₃ يتم إنتاج 149.2 جم من KCl بالتحلل. ثم ، يمكن استخدام هذه النسبة (معامل العناصر المتكافئة) للعثور على كتلة KCl التي يتم إنتاجها من 20 جم من KClO₃:

جم من KCl = 20 جم من KClO₃ × 149 جم من KCl / 245.2 جم من KClO₃

12.17 غرام

لاحظ كيف هي نسبة الكتلة في O₂ داخل KClO₃. من 20G من KClO₃, أقل بقليل من النصف بسبب الأكسجين الذي يعد جزءًا من كلورات الأكسون.

-التمرين 5

أوجد النسبة المئوية لتكوين المواد التالية: a) dopa، C₉H₁₁NO₄ و ب) فينيلينا ، سي₈H₈O₃.

أ) دوبا

الخطوة 1: ابحث عن الوزن الجزيئي لـ dopa C₉H₁₁NO₄

للقيام بذلك ، يتم ضرب الوزن الذري للعناصر الموجودة في المركب مبدئيًا بعدد الشامات التي تمثلها حروفها المشتركة. للعثور على الوزن الجزيئي ، أضف الجرامات التي توفرها العناصر المختلفة.

الكربون (ج): 12 جم / مول × 9 مول = 108 جم

الهيدروجين (H): 1 جم / مول × 11 مول = 11 جم

النيتروجين (N): 14 جم / مول × 1 مول = 14 جم

الأكسجين (O): 16 جم / مول × 4 مول = 64 جم

الوزن الجزيئي لـ dopa = (108 جم + 11 جم + 14 جم + 64 جم)

197 جم

الخطوة 2: ابحث عن النسبة المئوية لتكوين العناصر الموجودة في dopa

لهذا ، فإن وزنه الجزيئي (197 جم) يتم اعتباره 100٪.

٪ من C = 108 جم / 197 جم × 100 ٪

54.82٪

٪ من H = 11 جم / 197 جم × 100 ٪

5.6٪

٪ من N = 14 جم / 197 جم × 100 ٪

7.10٪

٪ من O = 64 جم / 197 جم

32.48٪

ب) الفانيلين

الجزء 1: حساب الوزن الجزيئي للفانيلين C₈H₈O₃

للقيام بذلك ، يتم ضرب الوزن الذري لكل عنصر بعدد الشامات الحالية ، مضيفًا الكتلة التي ساهمت بها العناصر المختلفة

C: 12 جم / مول × 8 مول = 96 جم

H: 1 جم / مول × 8 مول = 8 جم

O: 16 جم / مول × 3 مول = 48 جم

الوزن الجزيئي = 96 جم + 8 جم + 48 جم

152 جم

الجزء 2: أوجد النسبة المئوية للعناصر المختلفة الموجودة في الفانيلين

من المفترض أن الوزن الجزيئي (152 جم / مول) يمثل 100 ٪.

٪ من C = 96 جم / 152 جم × 100 ٪

63.15٪

٪ من H = 8 جم / 152 جم × 100 ٪

5،26٪

٪ من O = 48 جم / 152 جم × 100 ٪

31 ، 58 ٪

-التمرين 6

تكوين كتلة نسبة الكحول هي كما يلي: الكربون (C) 60 ٪ ، الهيدروجين (H) 13 ٪ والأكسجين (O) 27 ٪. احصل على الحد الأدنى من الصيغة أو الصيغة التجريبية.

بيانات:

الأوزان الذرية: C 12 جم / مول ، H 1 جم / مول والأكسجين 16 جم / مول.

الخطوة 1: حساب عدد مولات العناصر الموجودة في الكحول

من المفترض أن كتلة الكحول 100 غرام. وبالتالي ، فإن كتلة C هي 60 جم ​​، وكتلة H هي 13 جم وكتلة الأكسجين 27 جم.

حساب عدد الشامات:

عدد الشامات = كتلة العنصر / الوزن الذري للعنصر

الشامات من C = 60 جم ​​/ (12 جم / مول)

5 الشامات

مولات H = 13 جم / (1 جم / مول)

13 الشامات

مولات O = 27 جم / (16 جم / مول)

1.69 الشامات

الخطوة 2: الحصول على الحد الأدنى أو الصيغة التجريبية

للقيام بذلك ، نجد نسبة الأعداد الصحيحة بين أعداد الشامات. يعمل هذا على الحصول على عدد ذرات العناصر في الصيغة الدنيا. تحقيقًا لهذه الغاية ، يتم تقسيم مولات العناصر المختلفة على عدد مولات العنصر بنسبة أصغر.

ج = 5 الشامات / 1.69 الشامة

ج = 2.96

ع = 13 مول / 1.69 مول

ع = 7.69

O = 1.69 الشامة / 1.69 الشامة

يا = 1

عند تقريب هذه الأشكال ، تكون الصيغة الدنيا هي: C₃H₈هذه الصيغة تقابل صيغة البروبانول ، CH₃CH₂CH₂OH. ومع ذلك ، فإن هذه الصيغة هي أيضًا مركب CH₃CH₂OCH₃, إيثيل ميثيل الأثير.

مراجع

1. Dominguez Arias M. J. (s.f.). الحسابات في التفاعلات الكيميائية. تعافى من: uv.es
2. الحسابات مع الصيغ الكيميائية والمعادلات. [PDF]. مأخوذة من: 2.chemistry.msu.edu
3. سبارنيوتيس. (2018). حساب العناصر المتفاعلة. تم الاسترجاع من: sparknotes.com
4. ChemPages نتوريلس. (بدون تاريخ). وحدة قياس العناصر المتفاعلة: قياس العناصر المتفاعلة العامة. تم الاسترجاع من: chem.wisc.edu
5. Flores، J. Química (2002) Editorial Santillana.
6. بياض ، ديفيس ، بيك وستانلي. الكيمياء. (الطبعة الثامنة). CENGAGE التعلم.