Presentation laddar. Vänta.

Presentation laddar. Vänta.

Mass-samband i kemiska reaktioner Kapitel 3. Per definition: 1 atom 12 C “väger” 12 amu I denna skala: 1 H = 1.008 amu 16 O = 16.00 amu Atom-massa är.

Liknande presentationer


En presentation över ämnet: "Mass-samband i kemiska reaktioner Kapitel 3. Per definition: 1 atom 12 C “väger” 12 amu I denna skala: 1 H = 1.008 amu 16 O = 16.00 amu Atom-massa är."— Presentationens avskrift:

1 Mass-samband i kemiska reaktioner Kapitel 3

2 Per definition: 1 atom 12 C “väger” 12 amu I denna skala: 1 H = amu 16 O = amu Atom-massa är massan av en atom i atom- massenheter (atomic mass units), amu (u). Mikrokosmos atomer & molekyler Makrokosmos gram

3 Den genomsnittliga atom-massan är det viktade medelvärdet av alla naturligt förekommande isotoper av ett grundämne.

4 3.1 Atom-massan av koppars två stabila isotoper, (69.09 %) och (30.91 %) är amu respektive amu. Beräkna den genomsnittliga atom-massan av koppar. De relativa förekonsterna av de två isotoperna framgår i parenteserna.

5 3.1 Lösning Först omvandlas % till fraktioner: % till 69.09/100 eller % till 30.91/100 eller Bidragen från respektive isotop summeras: (0.6909) (62.93 amu) + (0.3091) ( amu) = amu

6 Genomsnittlig atommassa (63.55)

7 7 Antalet mol är mängden substans som innehåller så många enheter som det finns atomer i exakt gram 12 C 1 mol = N A = x Avogadros tal (N A ) Dussin = 12 Par = 2 Mol: En enhet för att räkna antalet partiklar

8 Molmassan är massan av 1 mol av i gram ägg skor atomer 1 mol 12 C-atomer = x atomer = g 1 12 C-atom = amu 1 mol 12 C-atomer = g 12 C 1 mol litiumatomer = g Li For alla grundämnen: atom-massa (amu) = molmassa (grams)

9 En mol av: C S Cu Fe Hg

10 1 amu = 1.66 x g eller 1 g = x amu 1 12 C atom amu x g x C atomer = 1.66 x g 1 amu M = molmassa i g/mol N A = Avogadros tal

11 3.2 Hur många mol He-atomer finns i 6,46 gram He?

12 3.2 Strategi Vi har fått antalet gram helium och antalet mol efterfrågas. n = m/M n=? mol m=6,46 g M= leta upp i periodiska systemet g/mol

13 3.2 Lösning 1 mol He = g He n = m/M =

14 3.3 Hur många gram Zn utgör mol Zn? Zink

15 3.3 Lösning 1 mol Zn = g Zn n = m/M  m = nM m =

16 3.4 Hur många atomer finns i 16.3 g S?

17 3.4 Lösning Två omvandlingar är nödvändiga; 1) omvandling från gram till mol, och 2) omvandling till antal partiklar. Steg 1 liknar exempel 3.2: 1 mol S = g S Omräkningsfaktor därmed: Avogadros tal utgör nyckeln till nästa steg: 1 mol = × partiklar (atomer)

18 3.4 Problemet löses genom att först beräkna antal mol i 16.3 g S, för att sedan beräkna antalet S-atomer i det beräknade antalet mol S: gram S  mol S  antal S-atomer Omvandlingarna kombinerade i ett steg ger: Dvs: 3.06 × S-atomer i 16.3 g S. Kontroll Borde 16.3 g S innehålla färre än Avogadros tals antal atomer?

19 Molekylmassan (el molecular weight) är summan av atommassorna (i amu) i en molekyl. 1S32.07 amu 2O+ 2 x amu SO amu För en molekyl moilekylmassa (amu) = molmassa (grams) 1 SO 2 -molekyl = amu 1 mol SO 2 = g SO 2 SO 2

20 Formelmassan är summan av atom-massor (i amu) i en formelenhet av en jonförening. 1Na22.99 amu 1Cl amu NaCl amu För en jonförening formelmassa (amu) = molmassa (gram) 1 formelenhet NaCl = amu 1 mol NaCl = g NaCl NaCl

21 Procentuell sammansättning av ett grundämne i en förening = n x molmassa för grundämne molmassa för förening x 100% n är antalet mol av grundämnet i 1 mole av föreningen. C2H6OC2H6O %C = 2 x (12.01 g) g x 100% = 52.14%H = 6 x (1.008 g) g x 100% = 13.13%O = 1 x (16.00 g) g x 100% = 34.73% 52.14% % % = 100.0%

22 3.8 Beräkna den procentuella sammansättningen m a p massa för H, P och O i fosforsyra.

23 3.8 Strategi Anta att vi har 1 mol H 3 PO 4. Mass% för varje element (H, P och O) ges av den kombinerade molmassan för de enskilda atomslagen i 1 mol H 3 PO 4, delat med molmassan av H 3 PO 4, och multiplicerat med 100 %.

24 3.8 Lösning Molmassan för H 3 PO 4 är g. Mass% för vart och ett av de ingående elementen i H 3 PO 4 beräknas enligt nedan: Kontroll Blir summan av alla komponenter 100 %? Summan är (3.086% % %) = %. Avvikelsen från 100 % är en effekt av avrundning  ok

25 %-sammansättning och empiriska formler

26 3.9 Massan av vitamin C (askorbinsyra) är sammansatt av % kol (C), 4.58 % väte (H), och % syre (O). Bestäm dess empiriska formel.

27 3.9 Strategi I en kemisk formel representerar de nedsänkta siffrorna kvoten av antalet mol för varje element som kombinerar sig för att bilda 1 mol av föreningen. Anta att vi har exakt 100 g av vitamin C. Då kan vi direkt översätta procentsatserna till massan av respektive element. Omvandla sedan massa till mol.

28 3.9 Lösning Anta 100 g vitamin C. Detta innebär att massan av respektive grundämne blir g C, 4.58 g H, och g O. Därefter omvandlas massan av respektive element till mol (per 100 g vitamin C). Låt n representera antalt mol av varje element:

29 3.9 Detta ger C H 4.54 O Vi ska dock svara i heltal. Samtliga siffror delas därför med den lägsta av siffrorna (3.406): Detta ger CH 1.33 O som empirisk formel för vitamin C skall därefter omvandlas till heltal. Detta görs mha trial-and-error.

30 × 1 = × 2 = × 3 = 3.99 < × 3 ger ett heltal (4). Därför multiplicerar vi alla nedsänkta tal i den empiriska formeln med 3 och får C 3 H 4 O 3 som svar. Kontroll Är de nedsänkta siffrorna i C 3 H 4 O 3 reducerade till de lägsta möjliga heltalen?

31 g CO 2 mol CO 2 mol Cg C g H 2 O mol H 2 Omol Hg H g O = g prov – (g C + g H) Förbränn 11.5 g etanol Samla in 22.0 g CO 2 och 13.5 g H 2 O 6.0 g C = 0.5 mol C 1.5 g H = 1.5 mol H 4.0 g O = 0.25 mol O Empirisk formel C 0.5 H 1.5 O 0.25 Dela med minsta värde (0.25) Empirisk formel C 2 H 6 O

32 Tre sätt att illustrera reaktionen mellan H 2 och O 2 för bildning av H 2 O: En process i vilken en eller flera substanser omvandlas till en eller flera nya substanser är en kemisk reaktion. I en kemisk ekvation används kemiska symboler för att visa vad som händer under en kemisk reaktion: reaktanterprodukter

33 Hur att “läsa” kemiska ekvationer 2 Mg + O 2 2 MgO 2 Mg-atomer + 1 O 2 -molekyl ger 2 enheter MgO 2 mol Mg + 1 mol O 2 ger 2 mole MgO 48.6 gram Mg gram O 2 ger 80.6 g MgO INTE 2 gram Mg + 1 gram O 2 ger 2 g MgO

34 Att balansera kemiska ekvationer 1.Skriv korrekta formler för reaktanter och produkter. Etan reagerar med syre under bildning av koldioxid och vatten. C 2 H 6 + O 2 CO 2 + H 2 O 2.Ändra siffrorna framför formlerna (koefficienterna) så att antalet av varje element blir desamma på bägge sidor av ekvationen. Ändra inte de nedsänkta siffrorna! 2C 2 H 6 INTE C 4 H 12

35 3.Börja med att balanser de element som finns i endast en reaktant och en produkt. C 2 H 6 + O 2 CO 2 + H 2 O börja med C eller H men inte O 2 kol till vänster 1 kol till höger multiplicera CO 2 med 2 C 2 H 6 + O 2 2CO 2 + H 2 O 6 väten till vänster 2 väten till höger multiplicera H 2 O med 3 C 2 H 6 + O 2 2CO 2 + 3H 2 O Att balansera kemiska ekvationer

36 4.Balansera de element som finns i två eller flera reaktanter eller produkter. 2 syre till vänster 4 syre (2x2) C 2 H 6 + O 2 2CO 2 + 3H 2 O + 3 syre (3x1) multiplicera O 2 med 7 2 = 7 syre till höger C 2 H 6 + O 2 2CO 2 + 3H 2 O 7 2 Omvandla till heltal Multiplicera bägge sidor med 2 2C 2 H 6 + 7O 2 4CO 2 + 6H 2 O Att balansera kemiska ekvationer

37 5.Kontrollera att du har samma antal atomer av varje typ på bägge sidor av ekvationen. 2C 2 H 6 + 7O 2 4CO 2 + 6H 2 O ReaktanterProdukter 4 C 12 H 14 O 4 C 12 H 14 O 4 C (2 x 2)4 C 12 H (2 x 6)12 H (6 x 2) 14 O (7 x 2)14 O (4 x 2 + 6) Att balansera kemiska ekvationer

38 1.Skriv en balanserad kemisk ekvation 2.Omvandla kvantiteter av kända substanser till mol 3.Använd koefficienter i balanserade ekvationer för att beräkna antalet mol av den sökta kvantiteten 4.Omvandla mol till massa Massberäkningar i kemiska reaktioner

39 3.13 Förbränningen av glukos (C 6 H 12 O 6 ) till koldioxid (CO 2 ) och vatten (H 2 O) är av central betydelse för oss. Vid förbränning av 856 g C 6 H 12 O 6, hur mycket CO 2 produceras?

40 3.13 Strategi Betrakta ekvationen. Vilket molförhållande gäller mellan C 6 H 12 O 6 och CO 2 ? Utgående från massan C 6 H 12 O 6, hur omvandlar vi detta till mol C 6 H 12 O 6 ? När vi bestämt antalet mol CO 2, hur omvandlar vi detta till massa CO 2 ?

41 3.13 Lösning Steg 1: Ekvationen är redan balanserad. Steg 2: För omvandling av massa C 6 H 12 O 6 till mol: Steg 3: Molförhållandet ger: 1 mol C 6 H 12 O 6 6 mol CO 2. Alltså är mängden bildad CO 2 :

42 3.13 Steg 4: Massan CO 2 ges av Det går bra att kombinera dessa steg i en ekvation:

43 Begränsande reaktant: 2NO + O 2 2NO 2 NO är den begränsande reaktanten O 2 finns i överskott Den reaktant som först tar slut i en reaktion.

44 3.15 Urea [(NH 2 ) 2 CO] tillverkas genom reaktion mellan ammoniak och koldioxid: Om g NH 3 blandas med 1142 g of CO 2 : (a) Vilken är den begränsande reaktanten? (b) Beräkna massan bildad (NH 2 ) 2 CO. (c) Hur mycket överskott av reagens (i gram) är kvar efter reaktionen?

45 3.15 (a)Strategi Den reaktant som räcker till minst mängd produkt är den begränsande reaktanten eftersom den bestämmer hur mycket produkt som kan bildas. Hur omvandla från mängd reaktant till mängd produkt? Utför denna beräkning för varje reaktant, jämför antalet mol produkt, (NH 2 ) 2 CO, som kan bildas av de tillgängliga mängderna NH 3 och CO 2 för att bestämma vilken som är den begränsande reaktanten.

46 3.15 Solution Vi genomför två separata beräkningar. Först, utgående från g NH 3, beräknar vi antalet mol av (NH 2 ) 2 CO som kan produceras om all NH 3 reagerar enligt nedan: Om bägge omvandlingarna kombineras 

47 3.15 För 1142 g CO 2 blir omvandlingarna Antalet mol (NH 2 ) 2 CO som kan bildas om CO 2 reagerar är Således är NH 3 den begränsande reaktanten eftersom den producerar en mindre mängd (NH 2 ) 2 CO.

48 3.15 (b) Strategi Vi bestämde bildad substansmängd (NH 2 ) 2 CO i del (a), med NH 3 som den begränsande reaktanten. Hur omvandlar vi från mol till gram? Lösning Molmassan av (NH 2 ) 2 CO är g. Vi använder denna som en omvandlingsfaktor för att gå från mol (NH 2 ) 2 CO till gram (NH 2 ) 2 CO:

49 3.15 (c) Strategi Vi kan bakvägen bestämma den mängd CO 2 som måste reagera för att bilda moles of (NH 2 ) 2 CO. Mängden kvarvarande CO 2 är skillnaden mellan den mängd som fanns från början och den mängd som reagerat. Lösning Utgående från mol (NH 2 ) 2 CO så kan vi bestämma den massa CO 2 som reagerat mha molförhållandet i den balanserade reaktionen och molmassan för CO 2. Omvandlingsstegen är:

50 3.15 Om dessa omvandlingar kombineras i ett steg, blir det: Mängden kvarvarande CO 2 (överskottet) är skillnaden mellan den initiala mängden (1142 g) och den mängd som reagerat (823.4 g): Överskott av CO 2 = 1142 g − g = 319 g

51 Teoretiskt utbyte är den mängd produkt som skulle bildas om all reaktant förbrukades. Verkligt utbyte är den mängd produkt som i praktiken bildas. % utbyte = Verkligt utbyte Teoretiskt utbyte x 100% Reaktionsutbyte

52 3.17 Titan framställs genom att titan(IV)klorid reagerar med smält magnesium vis 950°C-1150°C: I detta fall får 3.54 × 10 7 g TiCl 4 reagera med 1.13 × 10 7 Mg. (a) Beräkna det teoretiska utbytet av Ti (i gram). (b) Beräkna det procentuella utbytet om det verkliga utbytet av Ti är 7.91 × 10 6 g.

53 3.17 (a)Strategi Eftersom vi har två reaktanter är det sannolikt att en av dessa kommer att vara begränsande. Hur omvandlar vi från mängd reaktant till mängd produkt? Genomför denna beräkning för varje reaktant och jämför antalet bildade mol Ti.

54 3.17 Lösning Först, börja med 3.54 × 10 7 g of TiCl 4, beräkna antalet mol Ti som maximalt skulle kunna produceras. Omvandlingarna är: Dvs:

55 3.17 Därefter gör vi detsamma med utgångspunkt i 1.13 × 10 7 g Mg: Dvs TiCl 4 är alltså den begränsande reaktanten eftersom den proucerar en mindre mängd av Ti.

56 3.17 Mängden bildad Ti är: (b) Strategi Massan av Ti som bestämts i del (a) är det teoretiska utbytet. Mängden som givits i del (b) är det verkliga utbytet.

57 3.17 Lösning Det procentuella utbytet är givet av

58 I första hand: 5, 14, 60agjl, 86 Därutöver: 2, 16, 20, 24, 26, 30, 38, 40, 46, 54, 57, 66, 70, 72, 76, 79, 90, 94, 119 I mån av tid: 44, 64, 84, 96 Övningsuppgifter, kapitel 3


Ladda ner ppt "Mass-samband i kemiska reaktioner Kapitel 3. Per definition: 1 atom 12 C “väger” 12 amu I denna skala: 1 H = 1.008 amu 16 O = 16.00 amu Atom-massa är."

Liknande presentationer


Google-annonser