Παρουσίαση σχετικά με τους στοιχειομετρικούς υπολογισμούς

1. By George Tsikrikonis

2. Τι είναι;
 είναι υπολογισμοί που
εκτελούμε με βάση τα
δεδομένα που αντλούμε
από μια χημική εξίσωση.

3. Γιατί να μπλέξουμε με υπολογισμούς;
Αμμωνία (ΝΗ3)
 Καθαριστικό  Λίπασμα

4.  Η ΝΗ3 παράγεται με τη μέθοδο Haber κατά την οποία
αντιδρά άζωτο από την ατμόσφαιρα με υδρογόνο σε υψηλή
θερμοκρασία και πίεση.
 Το Η2 λαμβάνεται από το πετρέλαιο ή από το φυσικό αέριο
και γι’ αυτό είναι σχετικά ακριβό. Έτσι η τιμή του υδρογόνου
καθορίζει εν μέρει την τιμή της ΝΗ3.
 Τίθεται λοιπόν το ερώτημα: Πόσο Η2 απαιτείται για την
παραγωγή ορισμένης ποσότητας ΝΗ3;
Βιομηχανική εγκατάσταση
παραγωγής αμμωνίας

5. Σίδηρος: Ένα από τα πιο σημαντικά μέταλλα.
 O αιματίτης (Fe2O3) είναι ένα σημαντικό
μετάλλευμα του σιδήρου. Ο ελεύθερος
σίδηρος λαμβάνεται από την αντίδραση του
αιματίτη με μονοξείδιο του άνθρακα, σε
υψικάμινο.
 Ερώτημα: Πόσα g σιδήρου μπορούν να
παραχθούν από 1 kg αιματίτη;

6. Ερωτήματα αυτής της μορφής τίθενται
συνεχώς. Για να τα απαντήσουμε πρέπει να
γνωρίζουμε τη χημική εξίσωση της αντίδρασης
που λαμβάνει χώρα και να μπορούμε να
εκτελούμε υπολογισμούς με βάση τα δεδομένα
που αντλούμε από αυτήν.

7. Χημική εξίσωση
Ας προσπαθήσουμε να γράψουμε με σύμβολα τη χημική εξίσωση παραγωγής
αμμωνίας από αέριο άζωτο και αέριο υδρογόνο. (Δραστηριότητα 1η του Φ.Ε)
Αέριο άζωτο + αέριο υδρογόνο  αέρια αμμωνία
Αρχή διατήρησης της
μάζας ή αφθαρσίας της
ύλης
(Λαβουαζιέ)
Ας την ισοσταθμίσουμε
….Ν2(g) + ….Η2(g)  ….ΝΗ3(g)
Γιατί χρειάζεται να κάνουμε
την παραπάνω διαδικασία
ισοστάθμισης;
1 3 2
Ν2(g) + Η2(g)  ΝΗ3(g)
Η χημική εξίσωση είναι ισοσταθμισμένη;

8. Πληροφορίες που μας δίνει
μια χημική εξίσωση
 Ποιοτική σύσταση των αντιδρώντων και των προϊόντων
 Ποσοτικά δεδομένα σχετικά με τον τρόπο που γίνεται η αντίδραση
 1 μόριο Ν2 αντιδρά με 3 μόρια Η2 και δίνει 2 μόρια ΝΗ3
1Ν2(g) + 3Η2(g)  2ΝΗ3(g)
 1 mol Ν2 αντιδρά με 3 mol Η2 και δίνει 2 mol ΝΗ3
 1 όγκος αερίου Ν2 αντιδρά με 3 όγκους αερίου Η2
και δίνει 2 όγκους αέριας ΝΗ3 στις ίδιες συνθήκες Ρ και Τ

9. Στοιχειομετρικοί συντελεστές
1Ν2(g) + 3Η2(g)  2ΝΗ3(g)
Μας δείχνουν την αναλογία mol αντιδρώντων και προϊόντων
mol N2/ mol H2 = 1/3 δηλ. 1 mol Ν2 αντιδρά πλήρως με 3 mol H2
mol N2/ mol NH3 = 1/2
mol H2/ mol NH3 = 3/2
1 mol Ν2 παράγει 2 mol ΝH3
3 mol Η2 παράγουν 2 mol ΝH3

10. Στοιχειομετρικοί
υπολογισμοί…
ονομάζονται οι υπολογισμοί οι οποίοι στηρίζονται στις ποσοτικές πληροφορίες
που πηγάζουν από τους συντελεστές μιας χημικής εξίσωσης (στοιχειομετρικοί
συντελεστές)
Χαρακτηριστικές περιπτώσεις:
Δίνονται mol μιας ουσίας και ζητούνται mol μιας άλλης ουσίας
Δίνονται mol μιας ουσίας και ζητούνται g μιας άλλης ουσίας και το αντίστροφο
Δίνονται mol μιας ουσίας και ζητούνται L μιας άλλης ουσίας και το αντίστροφο
Δίνονται g μιας ουσίας και ζητούνται g μιας άλλης ουσίας και το αντίστροφο κ.α.

11. Θα μας χρειαστούν…

12. 1η περίπτωση: Δίνονται mol και ζητούνται
mol
Εκφώνηση: Πόσα mol Η2 παράγουν 6 mol ΝΗ3;
1ο βήμα: Γράφουμε τη χημική εξίσωση της αντίδρασης
1Ν2(g) + 3Η2(g)  2ΝΗ3(g)
2ο βήμα: Από την εκφώνηση της άσκησης βρίσκουμε τη χημική
ουσία για την οποία δίνονται στοιχεία και τη χημική ουσία για την
οποία ζητούνται στοιχεία
1Ν2(g) + 3Η2(g)  2ΝΗ3(g)
3ο βήμα: Γράφουμε κάτω από αυτές τις χημικές ουσίες τα mol με βάση τους
στοιχειομετρικούς συντελεστές
1Ν2(g) + 3Η2(g)  2ΝΗ3(g)
3 mol 2 mol

13. 1η περίπτωση: Δίνονται mol και ζητούνται
mol
4ο βήμα: Γράφουμε τα mol που δίνονται και αυτά που ζητούνται κάτω από τα
αντίστοιχα που προέκυψαν από τους στοιχειομετρικούς συντελεστές
1Ν2(g) + 3Η2(g)  2ΝΗ3(g)
3 mol 2 mol
x mol 6 mol
Λύνω χιαστί: x = 9 mol
Εκφώνηση: Πόσα mol Η2 παράγουν 6 mol ΝΗ3;

14. 2η περίπτωση: Δίνονται mol και ζητούνται g
Εκφώνηση: Πόσα γραμμάρια (g) H2 αντιδρούν πλήρως με 3 mol N2;
Δίνεται ΑrH = 1.
Επιπλέον βήμα: Ακολουθούμε την προηγούμενη διαδικασία, βρίσκουμε τα mol
του Η2 που αντιδρούν και μετά τα μετατρέπουμε σε g.
1Ν2(g) + 3Η2(g)  2ΝΗ3(g)
1 mol 3 mol
3 mol x mol
Λύνω χιαστί: x = 9 mol
Άρα n=m/Mr  m=n . Mr m=9.2=18g
Σημείωση:
ΜrH2 = 2.ArH=2.1=2

15. 3η περίπτωση: Δίνονται mol και ζητούνται
L
Εκφώνηση: Πόσα λίτρα (L) H2 αντιδρούν πλήρως με 3 mol N2 σε STP
συνθήκες;
Επιπλέον βήμα: Ακολουθούμε την προηγούμενη διαδικασία, βρίσκουμε τα mol
του Η2 που αντιδρούν και μετά τα μετατρέπουμε σε L.
1Ν2(g) + 3Η2(g)  2ΝΗ3(g)
1 mol 3 mol
3 mol x mol
Λύνω χιαστί: x = 9 mol
Άρα n=V/Vm  V=n . Vm V=9.22,4= 201,6 L
Σημείωση:
Vm = 22,4L σε STP συνθήκες

16. Ανακεφαλαιώνουμε…
Δεδομένο σε mol Zητούμενο σε mol
Όγκος του A
μάζα A
Μr του A
μάζα Β
Μr του Β
Όγκος του B
mol A mol B
Αναλογία mol
Από την
ισοσταθμισμένη
χημική εξίσωση
Αναλογία mol
Από την
ισοσταθμισμένη
χημική εξίσωση

17. Ανακεφαλαιώνουμε…
Όγκος του A
μάζα A
Μr του A
μάζα Β
Μr του Β
Όγκος του B
mol A mol B
Αναλογία mol
Από την
ισοσταθμισμένη
χημική εξίσωση
Δεδομένο σε g Zητούμενο σε mol
Μr του A Αναλογία mol
Από την
ισοσταθμισμένη
χημική εξίσωση

18. Ανακεφαλαιώνουμε…
Όγκος του A
μάζα A
Μr του A
μάζα Β
Μr του Β
Όγκος του B
mol A mol B
Αναλογία mol
Από την
ισοσταθμισμένη
χημική εξίσωση
Δεδομένο σε g Zητούμενο σε g
Αναλογία mol
Από την
ισοσταθμισμένη
χημική εξίσωση
Μr του A Μr του Β

19. Ανακεφαλαιώνουμε…
Όγκος του A
μάζα A
Μr του A
μάζα Β
Μr του Β
Όγκος του B
mol A mol B
Αναλογία mol
Από την
ισοσταθμισμένη
χημική εξίσωση
Zητούμενο σε mol
Δεδομένο σε L
Αναλογία mol
Από την
ισοσταθμισμένη
χημική εξίσωση

20. Ανακεφαλαιώνουμε…
Όγκος του A
μάζα A
Μr του A
μάζα Β
Μr του Β
Όγκος του B
mol A mol B
Αναλογία mol
Από την
ισοσταθμισμένη
χημική εξίσωση
Zητούμενο σε g
Δεδομένο σε L
Αναλογία mol
Από την
ισοσταθμισμένη
χημική εξίσωση
Μr του Β

21. Ανακεφαλαιώνουμε…
Όγκος του A
μάζα A
Μr του A
μάζα Β
Μr του Β
Όγκος του B
mol A mol B
Αναλογία mol
Από την
ισοσταθμισμένη
χημική εξίσωση
Δεδομένο σε L
Αναλογία mol
Από την
ισοσταθμισμένη
χημική εξίσωση
Zητούμενο σε L