12.4: Мас-масова стехіометрія

Малюнок$\PageIndex{1}$ (Кредит: Поліна Мак; Джерело: http://www.flickr.com/photos/__my__photos/5591677002/(opens в новому вікні); Ліцензія: CC by 2.0 (відкривається в новому вікні))

Скільки потрібно волоських горіхів, щоб дорівнювати 250 грамам?

Я хочу відправити 250 грам очищених волоських горіхів другові (не питайте чому - просто йдіть з питанням). Скільки волоських горіхів в шкаралупі потрібно купити? Щоб розібратися в цьому, мені потрібно знати, скільки важить шкаралупа волоського горіха (приблизно$40\%$ від загальної ваги неочищеного волоського горіха). Я можу потім розрахувати масу волоських горіхів, яка дасть 250 грам очищених волоських горіхів, а потім визначити, скільки волоських горіхів мені потрібно купити.

Проблеми маси до маси

Масово-масові розрахунки є найбільш практичними з усіх задач стехіометрії на основі маси. Кроти неможливо виміряти безпосередньо, тоді як масу будь-якої речовини, як правило, можна легко виміряти в лабораторії. Цей тип проблеми складається з трьох кроків, і являє собою комбінацію двох попередніх типів.

$$\text{mass of given} \rightarrow \text{moles of given} \rightarrow \text{moles of unknown} \rightarrow \text{mass of unknown}\nonumber$$

Маса даної речовини перетворюється в молі за допомогою молярної маси цієї речовини з таблиці Менделєєва. Потім молі даної речовини перетворюються в молі невідомого за допомогою мольного співвідношення з збалансованого хімічного рівняння. Нарешті, родимки невідомого перетворюються в масу за допомогою його молярної маси.

Приклад$\PageIndex{1}$: Mass-Mass Stoichiometry

Аміачна селітра розкладається на окис азоту і воду, згідно з наступним рівнянням.

$$\ce{NH_4NO_3} \left( s \right) \rightarrow \ce{N_2O} \left( g \right) + 2 \ce{H_2O} \left( l \right)\nonumber$$

У певному експерименті$45.7 \: \text{g}$ аміачна селітра розкладається. Знайдіть масу кожного з утворилися продуктів.

Рішення

Крок 1: Перерахуйте відомі величини та плануйте проблему.

Відомий

• Дано:$45.7 \: \text{g} \: \ce{NH_4NO_3}$
• $1 \: \text{mol} \: \ce{NH_4NO_3} = 1 \: \text{mol} \: \ce{N_2O} = 2 \: \text{mol} \: \ce{H_2O}$
• Молярна маса$\ce{NH_4NO_3} = 80.06 \: \text{g/mol}$
• Молярна маса$\ce{N_2O} = 44.02 \: \text{g/mol}$
• Молярна маса$\ce{H_2O} = 18.02 \: \text{g/mol}$

Невідомий

• Маса$\ce{N_2O} = ? \: \text{g}$
• Маса$\ce{H_2O} = ? \: \text{g}$

Виконайте два окремих триступеневих обчислення маси і маси, як показано нижче.

$$\text{g} \: \ce{NH_4NO_3} \rightarrow \text{mol} \: \ce{NH_4NO_3} \rightarrow \text{mol} \: \ce{N_2O} \rightarrow \text{g} \: \ce{N_2O}\nonumber$$

$$\text{g} \: \ce{NH_4NO_3} \rightarrow \text{mol} \: \ce{NH_4NO_3} \rightarrow \text{mol} \: \ce{H_2O} \rightarrow \text{g} \: \ce{H_2O}\nonumber$$

Крок 2: Вирішіть.

$$45.7 \: \text{g} \: \ce{NH_4NO_3} \times \frac{1 \: \text{mol} \: \ce{NH_4NO_3}}{80.06 \: \text{g} \: \ce{NH_4NO_3}} \times \frac{1 \: \text{mol} \: \ce{N_2O}}{1 \: \text{mol} \: \ce{NH_4NO_3}} \times \frac{44.02 \: \text{g} \: \ce{N_2O}}{1 \: \text{mol} \: \ce{N_2O}} = 25.1 \: \text{g} \: \ce{N_2O}\nonumber$$

$$45.7 \: \text{g} \: \ce{NH_4NO_3} \times \frac{1 \: \text{mol} \: \ce{NH_4NO_3}}{80.06 \: \text{g} \: \ce{NH_4NO_3}} \times \frac{2 \: \ce{H_2O}}{1 \: \text{mol} \: \ce{NH_4NO_3}} \times \frac{18.02 \: \text{g} \: \ce{H_2O}}{1 \: \text{mol} \: \ce{H_2O}} = 20.6 \: \text{g} \: \ce{H_2O}\nonumber$$

Крок 3: Подумайте про свій результат.

Загальна маса двох продуктів дорівнює масі аміачної селітри, яка розклалася, демонструючи закон збереження маси. Кожна відповідь має три значущі цифри.

Резюме

• Масово-масові розрахунки передбачають перетворення маси реагенту в молі реагенту, а потім за допомогою мольних співвідношень для визначення молів продукту, який потім може бути перетворений в масу продукту.

Рецензія

1. Якщо матерія не створюється і не руйнується, чому ми не можемо просто перейти безпосередньо від грамів реагенту до грамів продукту?
2. Чому важливо правильно отримувати індекси в формулах?
3. Чому коефіцієнти повинні бути правильними?