Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

7.5: Стехіометрія розчину

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    17910

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Як ми дізналися в главі 5, реакції подвійного заміщення передбачають реакцію між іонними сполуками в розчині, і в ході реакції іони в двох реагуючих сполуках «перемикаються» (вони замінюють один одного). Як приклад, нітрат срібла і хлорид натрію реагують з утворенням нітрату натрію і нерозчинної сполуки, хлориду срібла.

    \[\ce{AgNO3 (aq) + NaCl (aq) → AgCl (s) + NaNO3 (aq)} \nonumber \]

    Оскільки ці реакції відбуваються у водному розчині, ми можемо використовувати поняття молярності для безпосереднього розрахунку кількості молів продуктів, які будуть утворюватися, а значить і маси опадів. У наведеній вище реакції, якщо ми змішали 123 мл 1,00 М розчину NaCl з 72,5 мл 2,71 М розчину AgNO 3, ми могли б обчислити молі (а отже, і масу) AgCl, які будуть сформовані наступним чином:

    Спочатку треба вивчити реакцію стехіометрії. У цій реакції один моль AgNO 3 реагує з одним молем NaCl, щоб дати один моль AgCl. Оскільки наші співвідношення одне, нам не потрібно включати їх у рівняння. Далі нам потрібно розрахувати кількість молів кожного реагенту:

    \[0.123L\times \left ( \frac{1.00\: mole}{1.00\: L} \right )=0.123\: moles\: NaCl \nonumber \]

    \[0.0725L\times \left ( \frac{2.71\: mole}{1.00\: L} \right )=0.196\: moles\: AgNO_{3} \nonumber \]

    Оскільки це обмежувальна проблема реагентів, ми повинні нагадати, що родимки продукту, який може утворитися, дорівнюватимуть меншій кількості молів двох реагентів. В цьому випадку NaCl є граничним, а AgNO 3 - в надлишку. Оскільки наша стехіометрія одна до одного, ми сформуємо 0,123 молі AgCl. Нарешті, ми можемо перетворити це на масу, використовуючи молярну масу AgCl:

    \[0.0725L\times \left ( \frac{2.71\: mole}{1.00\: L} \right )=0.196\: moles\: AgNO_{3} \nonumber \]

    У реакції, коли стехіометрія не один до одного, вам просто потрібно включити стехіометричне співвідношення в собі рівняння. Так, для реакції між нітратом свинцю (II) і йодидом калію потрібно по дві молі йодистого калію на кожен моль утворюється йодиду свинцю (II).

    \[\ce{Pb(NO3)2 (aq) + 2 KI (aq) → PbI2 (s) + 2 KNO3 (aq)} \nonumber \]Наприклад: 1,78 г нітрату свинцю (II) розчиняють у 17,0 мл води, а потім змішують з 25,0 мл 2,5 М розчину йодиду калію. Яка маса йодиду свинцю (II) буде утворюватися і якою буде кінцева концентрація нітрату калію в розчині? Знову ж таки, нам потрібно розглядати це як граничну задачу реагенту і спочатку обчислити кількість молів кожного\[1.78\: g\times \left ( \frac{1.00\: mole}{331.2\: g} \right )=5.37\times 10^{-3}\: moles\: Pb(NO_{3})_{2} \nonumber \]\[0.0025\: L\times \left ( \frac{2.50\: mole}{1.00\: L} \right )=6.25\times 10^{-3}\: moles\: KI \nonumber \] реагенту: стехіометрія цієї реакції задається співвідношеннями:\[\left ( \frac{1\: mole\: PbI_{2}}{2\: mole\: KI} \right )\; and\; \left ( \frac{1\: mole\: PbI_{2}}{1\: mole\: Pb(NO_{3})_{2}} \right ) \nonumber \] тому кількість молів продукту, яке утворюється з кожного реагенту, розраховується як:

    \[\left ( \frac{1\: mole\: PbI_{2}}{1\: mole\: Pb(NO_{3})_{2}} \right ) \nonumber \]

    \[6.25\times 10^{-3}\: moles\: KI\times \left ( \frac{1\: mole\: PbI_{2}}{2\: moles\: KI} \right )=3.12\times 10^{-3}\: moles\: PbI_{2} \nonumber \]

    Йодид калію виробляє меншу кількість pBi 2 і, отже, є граничним, а нітрат свинцю (II) в надлишку. Маса йодиду свинцю (II), який буде вироблятися, потім розраховується з кількості молів і молярної маси:

    \[3.12\times 10^{-3}\: moles\: \times \left ( \frac{461\: grams}{1\: mole} \right )=1.44\: grams\: PbI_{2} \nonumber \]

    Щоб визначити концентрацію калійної селітри в кінцевому розчині, потрібно відзначити, що на кожен моль PbI 2 утворюється по два молі калійної селітри, або стехіометричне співвідношення\[\left ( \frac{2\: moles\: KNO_{3}}{1\: mole\: PbI_{2}} \right ) \nonumber \]

    Наш кінцевий обсяг становить (17,0 + 25,0) = 42,0 мл, а концентрація нітрату калію розраховується як:

    \[\frac{3.12\times 10^{-3}\: moles\:PbI_{2}\times \left ( \frac{2\: moles\: KNO_{3}}{1\: mole\: PbI_{2}} \right )}{0.0420\: L}=0.148\; moles\; KNO_{3}/L\; or\; 0.148\; M \nonumber \]

    Вправа\(\PageIndex{1}\)

    1. Пробу 12,7 г сульфату натрію (Na 2 SO 4) розчиняють в 672 мл дистильованої води.
      1. Яка молярна концентрація сульфату натрію в розчині?
      2. Яка концентрація іона натрію в розчині?
    2. Скільки моль сульфату натрію необхідно додати у водний розчин, який містить 2,0 моля хлориду барію, щоб випасти в осад 0,50 моля сульфату барію?
    3. Якщо 1,0 г NaN 3 реагує з 25 мл 0,20 М NaNO 3 відповідно до реакції, наведеної нижче, скільки утворюється родимок N 2 (г)?

    \[5 NaN3(s) + NaNO3(aq) → 3 Na2O(s) + 8 N2(g) \nonumber \]