Beräkning av massa, formelmassa, molmassa och substansmängd Kemiska beräkningar 1 Beräkning av massa, formelmassa, molmassa och substansmängd 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 1

Kemi 1 / Stökiometri / Del 1 Reaktionsformler 1 För att kunna utföra kemiska beräkningar behöver du kunna skriva korrekta reaktionsformler, tolka reaktionsformler. 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 1

Kemi 1 / Stökiometri / Del 1 Reaktionsformler 4 Reaktionsformel: 1 C(s) + 1 O2(g) → 1 CO2(g) Tolkning: 1 mol C + 1 mol O2 → 1 mol CO2 12,0 g C + 32,0 g O2 → 44,0 g CO2 ”Nu när vi vet i vilket substansmängdförhållande ämnena reagerar kan vi beräkna i vilket massförhållande ämnena reagerar…” 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 1

Kemi 1 / Stökiometri / Del 1 Reaktionsformler 5 Koefficienterna i en balanserad reaktionsformel anger alltid förhållandena mellan substansmängderna av de ämnen som förbrukas och bildas. 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 1

Kemi 1 / Stökiometri / Del 1 Formler 1 massa = substansmängd ∙ molmassa beteckning m = n ∙ M enhet 1 g 1 mol 1 g / mol eller 1 g ∙ mol-1 formel m = n ∙ M n = m / M M = m / n 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 1

Kemi 1 / Stökiometri / Del 1 Formler 2 m massa i g M molmassa i g/mol n substansmängd i mol m n M 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 1

Kemi 1 / Stökiometri / Del 1 Räkneexpempel 1 Hur stor massa har 0,20 mol magnesium? Vi vet: n = 0,20 mol givet i uppgiften M = 24,3 g/mol hämtas ur tabell Beräkning: m = 0,20 mol · 24,3 g/mol = 4,86 g Svar: Massan är 4,9 g Kommentar: Antalet värdesiffror i det givna värdet är 2. Då bör man använda minst 2 värdesiffror för molmassan, som hämtas ur tabell. Svaret får innehålla 2 värdesiffror. 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 1

Kemi 1 / Stökiometri / Del 1 Räkneexpempel 2 Vilken substansmängd är 2,30 g natrium? Vi vet: m = 2,30 g givet i uppgiften M = 23,0 g/mol hämtas ur tabell Beräkning: n =2,30 g / 23,0 g/mol = 0,100 mol Svar: Substansmängden är 0,100 mol Kommentar: Antalet värdesiffror i det givna värdet är 3. Då bör man använda minst 3 värdesiffror för molmassan, som hämtas ur tabell. Svaret får innehålla 3 värdesiffror. 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 1

Kemi 1 / Stökiometri / Del 1 Räkneexpempel 3 Substansmängden av ett grundämne är 0,15 mol och massan är 6,0 g. Ämnet är vid rumstemperatur i fast form. Vilket är grundämnet? Vi vet: n = 0,15 mol givet i uppgiften m = 6,0 g givet i uppgiften M = 6,0 g / 0,15 mol = 40 g/mol Svar: Molmassan är 40 g/mol. Grundämnet är kalcium. Fråga: Varför var upplysningen om att ämnet har fast form vid rumstemperatur nödvändig? (Svaret framgår av periodiska systemet. Annars finns två ämnen att välja mellan.) 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 1

Kemi 1 / Stökiometri / Del 1 Räkneexpempel 4 Beräkna substansmängden i 36,0 g vatten, H2O. Vi vet: m = 36,0 g givet i uppgiften M = 2 · 1,01 g/mol + 16,0 g/mol = 18,02 g/mol värdena hämtas ur tabell Beräkning: n = 36,0 g / 18,02 g/mol = 1,998 mol Svar: Substansmängden vatten är 2,00 mol. Kommentar: Molmassan för vatten är summan av molmassorna för de ämnen som ingår i molekylen. 1 mol H2O innehåller 2 mol väteatomer och 1 mol syreatomer. 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 1

Kemi 1 / Stökiometri / Del 1 Räkneexpempel 5a Vilken är substansmängden väteatomer i 0,25 g metan, CH4? Vi vet: m = 0,25 g givet i uppgiften M = 12,0 g/mol + 4 · 1,01 g/mol = 16,04 g/mol värdena hämtas ur tabell Beräkning: n(CH4) = 0,25 g / 16,04 g/mol = 0,015586 mol Substansmängdförhållande: 1 mol metan ↔ 4 mol väteatomer n(H) = 4 ·  mol = 0,0625 mol Svar: Substansmängden väteatomer är 0,063 mol. 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 1

Kemi 1 / Stökiometri / Del 1 Räkneexpempel 5b Kommentar: n(CH4) utläses ”substansmängden metan” och n(H) ”substansmängden väteatomer”. ”1 mol metan ↔ 4 mol väteatomer” utläses 1 mol metan ”svarar mot” 4 mol väteatomer Beräkningen av n(CH4) leder lätt till ett avrundningsfel. Om man avrundar ett värde under beräkningarnas gång, händer det att svaret avviker från det korrekta. Därför har värdet under beräkningen stått kvar i miniräknaren. 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 1

Kemi 1 / Stökiometri / Del 1 Räkneexpempel 6 Hur stor substansmängd svavel reagerar med koppar till dikopparsulfid och hur stor substansmängd dikopparsulfid bildas om den reagerande substansmängden koppar är 2,4 mol? Reaktionsformel: 2 Cu(s) + S(s) → Cu2S Substansmängdförhållandet: 2 mol Cu ↔ 1 mol S ↔ 1 mol Cu2S Koefficienterna i detta uttryck kan multipliceras med vilket tal som helst och fortfarande gälla. 1 mol Cu ↔ 0,5 mol S ↔ 0,5 mol Cu2S 1 · 2,4 mol Cu ↔ 0,5 · 2,4 mol S ↔ 0,5 · 2,4 mol Cu2S Svar: 1,2 mol svavel reagerar med 2,4 mol kopppar till 1,2 mol dikopparsulfid. 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 1

Arbetsgång vid beräkning av massor Skriv formeln för reaktionen. Markera de ämnen som är aktuella för beräkningen. Skriv ner förhållandet mellan deras substansmängder. Räkna om förhållandet mellan substansmängderna så att det motsvarar 1 mol av det kända ämnet. För in massan av det kända ämnet om denna är given i uppgiften. För in molmassorna för aktuella ämnena. Beräkna substansmängden för det kända ämnet. Beräkna substansmängden för det sökta ämnet ur förhållandena mellan substansmängderna. Beräkna massan av det sökta ämnet. Beräkningen kan noteras som en tabell. Se nästa räkneexempel. 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 1

Kemi 1 / Stökiometri / Del 1 Räkneexempel 7 Hur många gram zinkoxid får man vid fullständig förbränning av 12,0 g zink? 2 Zn(s) + O2(g) → 2 ZnO(s) 2 mol Zn  2 mol ZnO 1 mol Zn  1 mol ZnO m = 12,0 g M = 65,4 g/mol M = 81,4 g/mol n = m/M = 12,0 g/(65,4 g/mol) = 0,183 mol n = 0,183 mol m = 0,183 mol · 81,4 g/mol = =14,8 g Svar: Det bildas 14,8 g zinkoxid. 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 1

Kemi 1 / Stökiometri / Del 1 Överskott 1 Inte alltid finns det ekvivalenta (likvärdiga) mängder av reaktanterna. Då finns minst ett av ämnena i överskott. Följden blir att en del av detta ämne inte kan deltar i reaktionen. 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 1

Kemi 1 / Stökiometri / Del 1 Överskott 2 Exempel Syre i överskott: 1 C(s) + 1 O2(g) → 1 CO2(g) Enligt reaktionsformeln reagerar 12,0 g kol med 32,0 g syre till 44,0 g CO2. När det finns 12,0 g kol och 320 g syre i en kolv kan bara 32,0 g syre delta i reaktionen. Det finns alltså ett överskott på 288,0 g syre i kolven. 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 1

Utbyte – ofullständig reaktion 1 Även om det finns ekvivalenta substansmängder av edukterna i ett reaktionskärl är reaktionen sällan fulltständigt. Då är det faktiska utbytet (substansmängden produkter som bildas) mindre än det teoretiska utbytet. 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 1

Utbyte – ofullständig reaktion 2 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 1

Kemi 1 / Stökiometri / Del 1 Räkneexempel 8 Nickel kan framställas ur nickeloxid, NiO, genom reaktion med kol varvid det bildas kolmonoxid, CO. Vilken massa har det nickel som erhålls ur 150 kg NiO, om utbytet är 75 %? NiO + C  Ni + CO(g) 1 mol NiO  1 mol Ni m = 150 kg = 1,5  105 g M = 75 g/mol M = 59 g/mol n = 2,0  103 mol n = 2,0 · 103 mol m = n M m = 2,0 · 103 mol · 59 g/mol Det teoretiska utbytet av nickel har massan mteoretiskt = 2,0 · 103 mol · 59 g/mol = 1,18 · 105 g. Det verkliga utbytet var 75 % av det teoretiska utbytet, dvs. mpraktiskt = 0,75 · 2,0 · 103 mol · 59 g/mol = 88,5  103 g = 89 kg. Svar: 150 kg nickeloxid ger 89 kg nickel vid 75 % utbyte. 2015-09-02 Kemi 1 / Stökiometri / Del 1