Koefisien stoikiometri. Penentuan koefisien stoikiometri dalam persamaan reaksi redoks

Semua rasio kuantitatif dalam perhitungan proses kimia didasarkan pada stoikiometri reaksi. Lebih mudah untuk menyatakan jumlah zat dalam perhitungan seperti itu dalam mol, atau satuan turunan (kmol, mmol, dll.). Mol adalah salah satu satuan dasar SI. Satu mol zat apa pun sesuai dengan kuantitasnya, secara numerik sama dengan berat molekul. Oleh karena itu, berat molekul dalam hal ini harus dianggap sebagai nilai dimensional dengan satuan: g/mol, kg/kmol, kg/mol. Jadi, misalnya, berat molekul nitrogen adalah 28 g/mol, 28 kg/kmol, tetapi 0,028 kg/mol.

Massa dan jumlah molar suatu zat dihubungkan oleh hubungan yang diketahui

N A \u003d m A / M A; m A = N A M A,

di mana N A adalah jumlah komponen A, mol; m A adalah massa komponen ini, kg;

M A - berat molekul komponen A, kg/mol.

Dalam proses kontinu, aliran zat A dapat dinyatakan dengan

kuantitas per satuan waktu

di mana W A adalah aliran molar komponen A, mol/s; - waktu, s.

Untuk reaksi sederhana yang berlangsung hampir ireversibel, biasanya stoikiomet

persamaan ric ditulis dalam bentuk

v A A + v B B = v R R + v S S.

Namun, lebih mudah untuk menulis persamaan stoikiometri dalam bentuk aljabar

th, dengan asumsi bahwa koefisien stoikiometri reaktan negatif, dan produk reaksi positif:

Kemudian untuk setiap reaksi sederhana kita dapat menulis persamaan berikut:

Indeks "0" mengacu pada jumlah awal komponen.

Persamaan ini memberikan alasan untuk mendapatkan persamaan keseimbangan material berikut untuk komponen untuk reaksi sederhana:

Contoh 7.1. Reaksi hidrogenasi fenol menjadi sikloheksanol berlangsung sesuai dengan persamaan:

C 6 H 5 OH + ZN 2 \u003d C 6 H 11 OH, atau A + 3B \u003d R.

Hitung jumlah produk yang terbentuk jika jumlah awal komponen A adalah 235 kg dan jumlah akhirnya adalah 18,8 kg

Solusi: Kami menulis reaksi sebagai

R - A - ZV \u003d 0.

Berat molekul komponen adalah: M A = 94 kg/kmol, M B = 2 kg/kmol dan

MR = 100 kg/kmol. Maka jumlah molar fenol pada awal dan akhir reaksi adalah:

NA 0 \u003d 235/94 \u003d 2.5; N A 0 \u003d 18.8 / 94 \u003d 0.2; n \u003d (0.2 - 2.5) / (-1) \u003d 2.3.

Jumlah sikloheksanol yang terbentuk akan sama dengan

N R \u003d 0 + 1 2,3 \u003d 2,3 kmol atau m R \u003d 100 2,3 \u003d 230 kg.

Penentuan reaksi stoikiometrik independen dalam sistem mereka dalam bahan dan perhitungan termal aparatus reaksi diperlukan untuk mengecualikan reaksi yang merupakan jumlah atau perbedaan dari beberapa dari mereka. Penilaian semacam itu paling mudah dilakukan dengan menggunakan kriteria Gram.

Agar tidak melakukan perhitungan yang tidak perlu, harus dinilai apakah sistem bergantung secara stoikiometri. Untuk tujuan ini perlu:

Transpos matriks asli dari sistem reaksi;

Kalikan matriks asli dengan matriks yang ditransposisikan;

Hitung determinan matriks persegi yang dihasilkan.

Jika determinan ini sama dengan nol, maka sistem reaksi bergantung secara stoikiometri.

Contoh 7.2. Kami memiliki sistem reaksi:

FeO + H 2 \u003d Fe + H 2 O;

Fe 2 O 3 + 3H 2 \u003d 2Fe + 3H 2 O;

FeO + Fe 2 O 3 + 4H 2 \u003d 3Fe + 4H 2 O.

Sistem ini bergantung secara stoikiometrik karena reaksi ketiga adalah jumlah dari dua reaksi lainnya. Mari kita membuat matriks

Untuk setiap zat dalam reaksi, ada jumlah zat berikut:

Jumlah awal zat ke-i (jumlah zat sebelum dimulainya reaksi);

Jumlah akhir zat ke-i (jumlah zat pada akhir reaksi);

Jumlah zat yang bereaksi (untuk zat awal) atau zat yang terbentuk (untuk produk reaksi).

Karena jumlah suatu zat tidak boleh negatif, untuk zat awal

Sejak >.

Untuk produk reaksi >, oleh karena itu, .

Rasio stoikiometri - rasio antara jumlah, massa atau volume (untuk gas) zat yang bereaksi atau produk reaksi, dihitung berdasarkan persamaan reaksi. Perhitungan menggunakan persamaan reaksi didasarkan pada hukum dasar stoikiometri: rasio jumlah zat yang bereaksi atau terbentuk (dalam mol) sama dengan rasio koefisien yang sesuai dalam persamaan reaksi (koefisien stoikiometri).

Untuk reaksi aluminotermik dijelaskan oleh persamaan:

3Fe 3 O 4 + 8Al = 4Al 2 O 3 + 9Fe,

jumlah zat yang bereaksi dan produk reaksi berhubungan sebagai:

Untuk perhitungan, lebih mudah untuk menggunakan rumusan lain dari hukum ini: rasio jumlah zat yang bereaksi atau terbentuk sebagai hasil reaksi dengan koefisien stoikiometrinya adalah konstan untuk reaksi tertentu.

Secara umum, untuk reaksi bentuk

aA + bB = cC + dD,

di mana huruf kecil menunjukkan koefisien dan huruf besar menunjukkan bahan kimia, jumlah reaktan dihubungkan oleh:

Dua suku apa pun dari rasio ini, yang terkait dengan kesetaraan, membentuk proporsi reaksi kimia: misalnya,

Jika massa zat yang terbentuk atau yang bereaksi dari reaksi diketahui untuk reaksi, maka jumlahnya dapat ditemukan dengan rumus

dan kemudian, dengan menggunakan proporsi reaksi kimia, dapat ditemukan zat-zat sisa reaksi. Suatu zat, berdasarkan massa atau kuantitas yang massa, jumlah atau volume peserta lain dalam reaksi ditemukan, kadang-kadang disebut zat referensi.

Jika massa beberapa reagen diberikan, maka perhitungan massa zat yang tersisa dilakukan sesuai dengan zat yang kekurangan pasokan, yaitu, dikonsumsi sepenuhnya dalam reaksi. Jumlah zat yang sama persis dengan persamaan reaksi tanpa kelebihan atau kekurangan disebut besaran stoikiometri.

Jadi, dalam tugas-tugas yang berkaitan dengan perhitungan stoikiometri, tindakan utama adalah menemukan zat referensi dan menghitung jumlah yang masuk atau terbentuk sebagai hasil reaksi.

Perhitungan jumlah padatan individu

di mana adalah jumlah padatan individu A;

Massa padatan individu A, g;

Massa molar zat A, g/mol.

Perhitungan jumlah mineral alam atau campuran padatan

Biarkan pirit mineral alami diberikan, komponen utamanya adalah FeS 2 . Selain itu, komposisi pirit termasuk pengotor. Kandungan komponen utama atau pengotor dinyatakan dalam persen massa, misalnya .

Jika kandungan komponen utama diketahui, maka

Jika kandungan pengotor diketahui, maka

dimana adalah jumlah individu zat FeS 2, mol;

Massa mineral pirit, g.

Demikian pula, jumlah komponen dalam campuran padatan dihitung jika kandungannya dalam fraksi massa diketahui.

Perhitungan jumlah zat cairan murni

Jika massa diketahui, maka perhitungannya mirip dengan perhitungan untuk suatu benda padat.

Jika volume zat cair diketahui, maka

1. Temukan massa volume cairan ini:

m f = V f s f,

di mana m W adalah massa cairan g;

V W - volume cairan, ml;

c w adalah massa jenis cairan, g/ml.

2. Temukan jumlah mol cairan:

Teknik ini cocok untuk setiap keadaan agregat materi.

Tentukan banyaknya zat H2O dalam 200 ml air.

Solusi: jika suhu tidak ditentukan, maka massa jenis air diasumsikan 1 g / ml, maka:

Hitung jumlah zat terlarut dalam larutan jika konsentrasinya diketahui

Jika fraksi massa zat terlarut, densitas larutan dan volumenya diketahui, maka

m r-ra \u003d V r-ra s r-ra,

di mana m p-ra adalah massa larutan, g;

V p-ra - volume larutan, ml;

dengan r-ra - kerapatan larutan, g / ml.

di mana massa zat terlarut, g;

Fraksi massa zat terlarut, dinyatakan dalam%.

Tentukan banyaknya zat asam nitrat dalam 500 ml larutan asam 10% dengan massa jenis 1,0543 g/ml.

Tentukan massa larutan

m r-ra \u003d V r-ra s r-ra \u003d 500 1,0543 \u003d 527,150 g

Tentukan massa HNO3 murni

Tentukan jumlah mol HNO3

Jika konsentrasi molar zat terlarut dan zat serta volume larutan diketahui, maka

di mana volume larutan, l;

Konsentrasi molar zat ke-i dalam larutan, mol/l.

Perhitungan jumlah zat gas individu

Jika massa zat gas diberikan, maka dihitung dengan rumus (1).

Jika volume yang diukur dalam kondisi normal diberikan, maka menurut rumus (2), jika volume zat gas diukur dalam kondisi lain, maka menurut rumus (3), rumus diberikan pada halaman 6-7.

Salah satu konsep kimia terpenting yang menjadi dasar perhitungan stoikiometri adalah: jumlah kimia suatu zat. Jumlah beberapa zat X dilambangkan dengan n(X). Satuan untuk mengukur banyaknya suatu zat adalah tahi lalat.

Satu mol adalah jumlah suatu zat yang mengandung 6,02 10 23 molekul, atom, ion, atau unit struktural lain yang menyusun zat tersebut.

Massa satu mol zat X disebut masa molar M(X) zat ini. Mengetahui massa m(X) dari beberapa zat X dan massa molarnya, kita dapat menghitung jumlah zat ini menggunakan rumus:

Bilangan 6.02 10 23 disebut Bilangan Avogadro(Na); dimensinya mol -1.

Dengan mengalikan bilangan Avogadro N a dengan jumlah zat n(X), kita dapat menghitung jumlah unit struktural, misalnya, molekul N(X) dari beberapa zat X:

N(X) = N a · n(X) .

Dengan analogi dengan konsep massa molar, konsep volume molar diperkenalkan: volume molar V m (X) beberapa zat X adalah volume satu mol zat ini. Mengetahui volume suatu zat V(X) dan volume molarnya, kita dapat menghitung jumlah kimia suatu zat:

Dalam kimia, kita sering harus berurusan dengan volume molar gas. Menurut hukum Avogadro, volume yang sama dari setiap gas yang diambil pada suhu dan tekanan yang sama mengandung jumlah molekul yang sama. Dalam kondisi yang sama, 1 mol gas apa pun menempati volume yang sama. Dalam kondisi normal (n.s.) - suhu 0 ° C dan tekanan 1 atmosfer (101325 Pa) - volume ini adalah 22,4 liter. Dengan demikian, pada no. V m (gas) = ​​22,4 l / mol. Harus ditekankan bahwa nilai volume molar 22,4 l/mol diterapkan hanya untuk gas.

Mengetahui massa molar zat dan bilangan Avogadro memungkinkan Anda untuk menyatakan massa molekul zat apa pun dalam gram. Di bawah ini adalah contoh penghitungan massa molekul hidrogen.

1 mol gas hidrogen mengandung 6,02 10 23 H 2 molekul dan memiliki massa 2 g (karena M (H 2) \u003d 2 g / mol). Karena itu,

6.02·10 23 Molekul H 2 memiliki massa 2 g;

1 molekul H 2 memiliki massa x g; x \u003d 3,32 10 -24 g.

Konsep "mol" banyak digunakan untuk melakukan perhitungan menurut persamaan reaksi kimia, karena koefisien stoikiometrik dalam persamaan reaksi menunjukkan dalam rasio molar apa zat bereaksi satu sama lain dan terbentuk sebagai hasil reaksi.

Misalnya, persamaan reaksi 4 NH 3 + 3 O 2 → 2 N 2 + 6 H 2 O berisi informasi berikut: 4 mol amonia bereaksi tanpa kelebihan dan kekurangan dengan 3 mol oksigen, dan 2 mol nitrogen dan 6 mol air terbentuk.

Contoh 4.1 Hitung massa endapan yang terbentuk selama interaksi larutan yang mengandung 70,2 g kalsium dihidrogen fosfat dan 68 g kalsium hidroksida. Zat apa yang akan tersisa secara berlebihan? Berapa massanya?

3 Ca(H 2 PO 4) 2 + 12 KOH ® Ca 3 (PO 4) 2 + 4 K 3 PO 4 + 12 H 2 O

Dari persamaan reaksi dapat dilihat bahwa 3 mol Ca(H 2 PO 4) 2 bereaksi dengan 12 mol KOH. Mari kita hitung jumlah zat yang bereaksi, yang diberikan sesuai dengan kondisi masalah:

n (Ca (H 2 PO 4) 2) \u003d m (Ca (H 2 PO 4) 2) / M (Ca (H 2 PO 4) 2) \u003d 70,2 g: 234 g / mol \u003d 0,3 mol ;

n(KOH) = m(KOH) / M(KOH) = 68 g: 56 g/mol = 1,215 mol.

3 mol Ca(H 2 PO 4) 2 membutuhkan 12 mol KOH

0,3 mol Ca (H 2 PO 4) 2 membutuhkan x mol KOH

x \u003d 1,2 mol - dibutuhkan begitu banyak KOH agar reaksi dapat berlangsung tanpa kelebihan dan kekurangan. Dan sesuai dengan kondisi soal, terdapat 1.215 mol KOH. Oleh karena itu, KOH berlebih; jumlah KOH yang tersisa setelah reaksi:

n(KOH) \u003d 1,215 mol - 1,2 mol \u003d 0,015 mol;

massanya adalah m(KOH) = n(KOH) × M(KOH) = 0,015 mol × 56 g/mol = 0,84 g.

Perhitungan produk reaksi yang dihasilkan (endapan Ca 3 (PO 4) 2) harus dilakukan sesuai dengan zat yang kekurangan pasokan (dalam hal ini Ca (H 2 PO 4) 2), karena zat ini akan bereaksi sama sekali. Dari persamaan reaksi dapat dilihat bahwa jumlah mol Ca 3 (PO 4) 2 yang dihasilkan adalah 3 kali lebih kecil dari jumlah mol Ca (H 2 PO 4) 2 yang bereaksi:

n (Ca 3 (PO 4) 2) = 0,3 mol: 3 = 0,1 mol.

Oleh karena itu, m (Ca 3 (PO 4) 2) \u003d n (Ca 3 (PO 4) 2) × M (Ca 3 (PO 4) 2) \u003d 0,1 mol × 310 g / mol \u003d 31 g.

Tugas nomor 5

a) Hitung jumlah kimia reaktan yang diberikan dalam Tabel 5 (volume zat gas diberikan dalam kondisi normal);

b) atur koefisien dalam skema reaksi yang diberikan dan, dengan menggunakan persamaan reaksi, tentukan zat mana yang berlebih dan mana yang kekurangan;

c) temukan jumlah kimia dari produk reaksi yang ditunjukkan pada tabel 5;

d) hitung massa atau volume (lihat Tabel 5) produk reaksi ini.

Tabel 5 - Kondisi tugas No. 5

nomor pilihan	Zat Reaktif	Skema reaksi	Menghitung
	m(Fe)=11.2g; V (Cl 2) \u003d 5,376 l	Fe + Cl2 ® FeCl3	m(FeCl3)
	m(Al)=5,4 gram; m(H 2 SO 4) \u003d 39,2 g	Al + H 2 SO 4 ® Al 2 (SO 4) 3 + H 2	V(H2)
	V(CO)=20 liter; m(O 2) \u003d 20 g	CO+O2 ® CO2	V(CO2)
	m(AgNO3)=3,4 g; m(Na 2 S)=1,56 g	AgNO 3 +Na 2 S®Ag 2 S+NaNO 3	m(Ag 2 S)
	m(Na2CO3)=53 g; m(HCl)=29,2 g	Na 2 CO 3 +HCl®NaCl+CO 2 +H 2 O	V(CO2)
	m (Al 2 (SO 4) 3) \u003d 34,2 g; m (BaCl 2) \u003d 52 g	Al 2 (SO 4) 3 + BaCl 2 ®AlCl 3 + BaSO 4	m(BaSO4)
	m(KI)=3,32 gram; V(Cl 2) \u003d 448 ml	KI+Cl2 ® KCl+I 2	m(I2)
	m(CaCl 2)=22.2 g; m(AgNO 3) \u003d 59,5 g	CaCl 2 + AgNO 3 ®AgCl + Ca (NO 3) 2	m(AgCl)
	m(H2)=0,48 gram; V (O 2) \u003d 2,8 l	H 2 + O 2 ® H 2 O	m(H2O)
	m (Ba (OH) 2) \u003d 3,42 g; V(HCl)=784ml	Ba(OH) 2 +HCl ® BaCl 2 +H 2 O	m(BaCl2)

Tabel 5 lanjutan

nomor pilihan	Zat Reaktif	Skema reaksi	Menghitung
	m(H3PO4)=9,8 g; m(NaOH)=12.2 g	H 3 PO 4 + NaOH ® Na 3 PO 4 + H 2 O	m(Na3PO4)
	m(H2SO4)=9,8 g; m(KOH)=11,76 g	H 2 SO 4 + KOH ® K 2 SO 4 + H 2 O	m(K2SO4)
	V(Cl 2)=2,24 liter; m(KOH)=10,64 g	Cl 2 + KOH ® KClO + KCl + H 2 O	m(KClO)
	m ((NH 4) 2 SO 4) \u003d 66 g; m (KOH) \u003d 50 g	(NH 4) 2 SO 4 + KOH®K 2 SO 4 +NH 3 +H 2 O	V(NH3)
	m(NH3)=6,8 gram; V (O 2) \u003d 7,84 l	NH 3 + O 2 ® N 2 + H 2 O	V(N2)
	V(H2S)=11.2 l; m(O 2) \u003d 8,32 g	H 2 S+O 2 ® S+H 2 O	MS)
	m(MnO 2)=8,7 g; m(HCl)=14,2 g	MnO 2 +HCl ® MnCl 2 +Cl 2 +H 2 O	V(Cl2)
	m(Al)=5,4 gram; V (Cl 2) \u003d 6,048 l	Al+Cl2 ® AlCl3	m(AlCl3)
	m(Al)=10.8g; m(HCl)=36,5 g	Al+HCl ® AlCl3 +H 2	V(H2)
	m(P)=15,5 gram; V (O 2) \u003d 14.1 l	P+O 2 ® P 2 O 5	m(P2O5)
	m (AgNO 3) \u003d 8,5 g; m (K 2 CO 3) \u003d 4,14 g	AgNO 3 + K 2 CO 3 ®Ag 2 CO 3 + KNO 3	m(Ag2CO3)
	m(K2CO3)=69 g; m(HNO3) \u003d 50,4 g	K 2 CO 3 + HNO 3 ®KNO 3 + CO 2 + H 2 O	V(CO2)
	m(AlCl3)=2,67 g; m(AgNO 3) \u003d 8,5 g	AlCl 3 + AgNO 3 ®AgCl + Al (NO 3) 3	m(AgCl)
	m(KBr)=2,38 gram; V(Cl 2) \u003d 448 ml	KBr+Cl2 ® KCl+Br2	m(Br2)
	m(CaBr 2)=40 gram; m(AgNO 3) \u003d 59,5 g	CaBr 2 + AgNO 3 ®AgBr + Ca (NO 3) 2	m(AgBr)
	m(H 2 )=1,44 gram; V (O 2) \u003d 8,4 l	H 2 + O 2 ® H 2 O	m(H2O)
	m (Ba (OH) 2) \u003d 6,84 g; V (HI) \u003d 1,568 l	Ba(OH)2 +HI ® BaI2 +H2O	m(BaI2)
	m(H3PO4)=9,8 g; m(KOH)=17,08 g	H 3 PO 4 + KOH ® K 3 PO 4 + H 2 O	m(K 3 PO 4)
	m(H2SO4)=49 g; m(NaOH)=45 g	H 2 SO 4 + NaOH ® Na 2 SO 4 + H 2 O	m(Na2SO4)
	V(Cl 2)=2,24 liter; m(KOH)=8,4 g	Cl 2 + KOH ® KClO 3 + KCl + H 2 O	m(KClO3)
	m(NH 4 Cl)=43 g; m (Ca (OH) 2) \u003d 37 g	NH 4 Cl + Ca (OH) 2 ® CaCl 2 + NH 3 + H 2 O	V(NH3)
	V(NH 3) \u003d 8,96 l; m(O 2) \u003d 14,4 g	NH 3 + O 2 ® NO + H 2 O	V(TIDAK)
	V(H2S)=17,92 l; m(O 2) \u003d 40 g	H 2 S + O 2 ® SO 2 + H 2 O	V(SO2)
	m(MnO 2)=8,7 g; m(HBr)=30.8 g	MnO 2 + HBr ® MnBr 2 +Br 2 +H 2 O	m(MnBr 2)
	m(Ca)=10 gram; m(H2O)=8,1 g	Ca + H 2 O ® Ca (OH) 2 + H 2	V(H2)

KONSENTRASI SOLUSI

Sebagai bagian dari kursus kimia umum, siswa mempelajari 2 cara untuk menyatakan konsentrasi larutan - fraksi massa dan konsentrasi molar.

Fraksi massa zat terlarut X dihitung sebagai rasio massa zat ini dengan massa larutan:

,

di mana (X) adalah fraksi massa zat terlarut X;

m(X) adalah massa zat terlarut X;

m larutan - massa larutan.

Fraksi massa suatu zat yang dihitung menurut rumus di atas adalah besaran tak berdimensi yang dinyatakan dalam pecahan satu satuan (0< ω(X) < 1).

Fraksi massa dapat dinyatakan tidak hanya dalam pecahan satuan, tetapi juga sebagai persentase. Dalam hal ini, rumus perhitungan terlihat seperti:

Fraksi massa, dinyatakan sebagai persentase, sering disebut persentase konsentrasi . Jelas, persentase konsentrasi zat terlarut adalah 0%< ω(X) < 100%.

Persen konsentrasi menunjukkan berapa banyak bagian massa zat terlarut yang terkandung dalam 100 bagian massa larutan. Jika Anda memilih gram sebagai satuan massa, maka definisi ini juga dapat ditulis sebagai berikut: persentase konsentrasi menunjukkan berapa gram zat terlarut dalam 100 gram larutan.

Jelas bahwa, misalnya, larutan 30% sesuai dengan fraksi massa zat terlarut sebesar 0,3.

Cara lain untuk menyatakan kandungan zat terlarut dalam larutan adalah konsentrasi molar (molaritas).

Konsentrasi molar suatu zat, atau molaritas larutan, menunjukkan berapa mol zat terlarut yang terkandung dalam 1 liter (1 dm 3) larutan

di mana C(X) adalah konsentrasi molar zat terlarut X (mol/l);

n(X) adalah jumlah kimia zat terlarut X (mol);

V solusi - volume solusi (l).

Contoh 5.1 Hitung konsentrasi mol H 3 PO 4 dalam larutan, jika diketahui fraksi massa H 3 PO 4 adalah 60%, dan massa jenis larutan adalah 1,43 g/ml.

Menurut definisi konsentrasi persentase

100 g larutan mengandung 60 g asam fosfat.

n (H 3 PO 4) \u003d m (H 3 PO 4) : M (H 3 PO 4) \u003d 60 g: 98 g / mol \u003d 0,612 mol;

V solusi \u003d m solusi: solusi \u003d 100 g: 1,43 g / cm 3 \u003d 69,93 cm 3 \u003d 0,0699 l;

C (H 3 PO 4) \u003d n (H 3 PO 4): V larutan \u003d 0,612 mol: 0,0699 l \u003d 8,755 mol / l.

Contoh 5.2 Ada 0,5 M larutan H 2 SO 4 . Berapa fraksi massa asam sulfat dalam larutan ini? Ambil massa jenis larutan sama dengan 1 g/ml.

Menurut definisi konsentrasi molar

1 liter larutan mengandung 0,5 mol H2SO4

(Entri "larutan 0,5 M" berarti bahwa C (H 2 SO 4) \u003d 0,5 mol / l).

m larutan = V larutan × larutan = 1000 ml × 1 g/ml = 1000 g;

m (H 2 SO 4) \u003d n (H 2 SO 4) × M (H 2 SO 4) \u003d 0,5 mol × 98 g / mol \u003d 49 g;

(H 2 SO 4) \u003d m (H 2 SO 4) : m larutan \u003d 49 g: 1000 g \u003d 0,049 (4,9%).

Contoh 5.3 Berapa volume air dan 96% larutan H 2 SO 4 dengan massa jenis 1,84 g / ml yang harus diambil untuk membuat 2 liter larutan 60% H 2 SO 4 dengan massa jenis 1,5 g / ml.

Saat memecahkan masalah untuk persiapan larutan encer dari yang pekat, harus diperhitungkan bahwa larutan awal (pekat), air dan larutan yang dihasilkan (encer) memiliki kerapatan yang berbeda. Dalam hal ini, harus diingat bahwa V dari larutan asli + V air V dari larutan yang dihasilkan,

karena selama pencampuran larutan pekat dan air, terjadi perubahan (kenaikan atau penurunan) volume seluruh sistem.

Penyelesaian masalah tersebut harus dimulai dengan mencari tahu parameter larutan encer (yaitu larutan yang perlu disiapkan): massanya, massa zat terlarut, jika perlu, dan jumlah zat terlarut.

M larutan 60% = V larutan 60% larutan 60% = 2000 ml × 1,5 g/ml = 3000 g

m (H 2 SO 4) dalam larutan 60% \u003d m larutan 60% w (H 2 SO 4) dalam larutan 60% \u003d 3000 g 0,6 \u003d 1800 g.

Massa asam sulfat murni dalam larutan yang disiapkan harus sama dengan massa asam sulfat dalam bagian 96% larutan yang harus diambil untuk membuat larutan encer. Dengan demikian,

m (H 2 SO 4) dalam larutan 60% \u003d m (H 2 SO 4) dalam larutan 96% \u003d 1800 g.

m larutan 96% = m (H 2 SO 4) dalam larutan 96%: w (H 2 SO 4) dalam larutan 96% = 1800 g: 0,96 = 1875 g.

m (H 2 O) \u003d m 40% solusi - m 96% solusi \u003d 3000 g - 1875 g \u003d 1125 g.

V 96% solusi \u003d m 96% solusi: 96% solusi \u003d 1875 g: 1,84 g / ml \u003d 1019 ml » 1,02 l.

V air \u003d m air: air \u003d 1125g: 1 g / ml \u003d 1125 ml \u003d 1,125 l.

Contoh 5.4 Campurkan 100 ml larutan CuCl 2 0,1 M dan 150 ml larutan Cu(NO 3) 2 M 0,2 M Hitung konsentrasi molar ion Cu 2+, Cl - dan NO 3 - dalam larutan yang dihasilkan.

Saat memecahkan masalah serupa dalam mencampur larutan encer, penting untuk dipahami bahwa larutan encer memiliki kerapatan yang kira-kira sama, kira-kira sama dengan kerapatan air. Ketika mereka dicampur, volume total sistem praktis tidak berubah: V 1 dari larutan encer + V 2 dari larutan encer + ... "V dari larutan yang dihasilkan.

Dalam solusi pertama:

n (CuCl 2) \u003d C (CuCl 2) V larutan CuCl 2 \u003d 0,1 mol / l × 0,1 l \u003d 0,01 mol;

CuCl 2 - elektrolit kuat: CuCl 2 ® Cu 2+ + 2Cl -;

Oleh karena itu, n (Cu 2+) \u003d n (CuCl 2) \u003d 0,01 mol; n(Cl -) \u003d 2 × 0,01 \u003d 0,02 mol.

Dalam solusi kedua:

n (Cu (NO 3) 2) \u003d C (Cu (NO 3) 2) × V larutan Cu (NO 3) 2 \u003d 0,2 mol / l × 0,15 l \u003d 0,03 mol;

Cu(NO 3) 2 - elektrolit kuat: CuCl 2 ® Cu 2+ + 2NO 3 -;

Oleh karena itu, n (Cu 2+) \u003d n (Cu (NO 3) 2) \u003d 0,03 mol; n (NO 3 -) \u003d 2 × 0,03 \u003d 0,06 mol.

Setelah mencampur larutan:

n(Cu2+)tot. = 0,01 mol + 0,03 mol = 0,04 mol;

V umum. » Vlarutan CuCl 2 + Vlarutan Cu(NO 3) 2 \u003d 0,1 l + 0,15 l \u003d 0,25 l;

C(Cu 2+) = n(Cu 2+) : Vtot. \u003d 0,04 mol: 0,25 l \u003d 0,16 mol / l;

C(Cl -) = n(Cl -) : Vtot. \u003d 0,02 mol: 0,25 l \u003d 0,08 mol / l;

C (TIDAK 3 -) \u003d n (TIDAK 3 -): V total. \u003d 0,06 mol: 0,25 l \u003d 0,24 mol / l.

Contoh 5.5 684 mg aluminium sulfat dan 1 ml larutan asam sulfat 9,8% dengan densitas 1,1 g/ml ditambahkan ke dalam labu. Campuran yang dihasilkan dilarutkan dalam air; Volume larutan dibuat hingga 500 ml dengan air. Hitung konsentrasi molar ion H + , Al 3+ SO 4 2– dalam larutan yang dihasilkan.

Hitung jumlah zat terlarut:

n (Al 2 (SO 4) 3) \u003d m (Al 2 (SO 4) 3) : M (Al 2 (SO 4) 3) \u003d 0,684 g: 342 g mol \u003d 0,002 mol;

Al 2 (SO 4) 3 - elektrolit kuat: Al 2 (SO 4) 3 ® 2Al 3+ + 3SO 4 2–;

Oleh karena itu, n(Al 3+)=2×0,002 mol=0,004 mol; n (SO 4 2–) \u003d 3 × 0,002 mol \u003d 0,006 mol.

m larutan H 2 SO 4 \u003d V larutan H 2 SO 4 × larutan H 2 SO 4 \u003d 1 ml × 1,1 g / ml \u003d 1,1 g;

m (H 2 SO 4) \u003d m larutan H 2 SO 4 × w (H 2 SO 4) \u003d 1,1 g 0,098 \u003d 0,1078 g.

n (H 2 SO 4) \u003d m (H 2 SO 4) : M (H 2 SO 4) \u003d 0,1078 g: 98 g / mol \u003d 0,0011 mol;

H 2 SO 4 adalah elektrolit kuat: H 2 SO 4 ® 2H + + SO 4 2–.

Oleh karena itu, n (SO 4 2–) \u003d n (H 2 SO 4) \u003d 0,0011 mol; n(H +) \u003d 2 × 0,0011 \u003d 0,0022 mol.

Sesuai dengan kondisi soal, volume larutan yang dihasilkan adalah 500 ml (0,5 l).

n(SO 4 2–)tot. \u003d 0,006 mol + 0,0011 mol \u003d 0,0071 mol.

C (Al 3+) \u003d n (Al 3+): V larutan \u003d 0,004 mol: 0,5 l \u003d 0,008 mol / l;

C (H +) \u003d n (H +) : V larutan \u003d 0,0022 mol: 0,5 l \u003d 0,0044 mol / l;

C (SO 4 2–) \u003d n (SO 4 2–) total. : larutan V \u003d 0,0071 mol: 0,5 l \u003d 0,0142 mol / l.

Contoh 5.6 Berapa massa besi sulfat (FeSO 4 7H 2 O) dan berapa volume air yang harus diambil untuk membuat 3 liter larutan 10% besi (II) sulfat. Ambil kerapatan larutan sama dengan 1,1 g/ml.

Massa larutan yang akan dibuat adalah:

m larutan = V larutan larutan = 3000 ml 1,1 g/ml = 3300 g.

Massa besi (II) sulfat murni dalam larutan ini adalah:

m (FeSO 4) \u003d m larutan × w (FeSO 4) \u003d 3300 g × 0,1 \u003d 330 g.

Massa yang sama dari FeSO4 anhidrat harus terkandung dalam jumlah kristal hidrat yang harus diambil untuk menyiapkan larutan. Dari perbandingan massa molar M (FeSO 4 7H 2 O) \u003d 278 g / mol dan M (FeSO 4) \u003d 152 g / mol,

kita dapatkan proporsinya:

278 g FeSO 4 7H 2 O mengandung 152 g FeSO 4;

x g FeSO 4 7H 2 O mengandung 330 g FeSO 4;

x \u003d (278 330) : 152 \u003d 603,6 g.

m air \u003d m larutan - m besi sulfat \u003d 3300 g - 603,6 g \u003d 2696,4 g.

Karena massa jenis air adalah 1 g / ml, maka volume air yang harus diambil untuk membuat larutan adalah: V air \u003d m air: air \u003d 2696,4 g: 1 g / ml \u003d 2696,4 ml.

Contoh 5.7 Berapa massa garam Glauber (Na 2 SO 4 10H 2 O) yang harus dilarutkan dalam 500 ml larutan natrium sulfat 10% (kerapatan larutan 1,1 g / ml) untuk mendapatkan larutan Na 2 SO 4 15%?

Misal x gram garam Glauber Na 2 SO 4 10H 2 O diperlukan, maka massa larutan yang dihasilkan adalah:

m larutan 15% = m larutan asli (10%) + m garam Glauber = 550 + x (g);

m larutan awal (10%) = V larutan 10% × larutan 10% = 500 ml × 1,1 g/ml = 550 g;

m (Na 2 SO 4) dalam larutan asli (10%) \u003d m larutan 10% a w (Na 2 SO 4) \u003d 550 g 0,1 \u003d 55 g.

Nyatakan melalui x massa Na 2 SO 4 murni yang terkandung dalam x gram Na 2 SO 4 10H 2 O.

M (Na 2 SO 4 10H 2 O) \u003d 322 g / mol; M (Na 2 SO 4) \u003d 142 g / mol; karena itu:

322 g Na 2 SO 4 10H 2 O mengandung 142 g Na 2 SO 4 anhidrat;

x g Na 2 SO 4 10H 2 O mengandung mg Na 2 SO 4 anhidrat.

m(Na 2 SO 4) \u003d 142 x: 322 \u003d 0,441 x x.

Massa total natrium sulfat dalam larutan yang dihasilkan akan sama dengan:

m (Na 2 SO 4) dalam larutan 15% = 55 + 0,441 × x (g).

Dalam solusi yang dihasilkan: = 0,15

, dimana x = 94,5 g.

Tugas nomor 6

Tabel 6 - Kondisi tugas No. 6

nomor pilihan	teks kondisi
	5 g Na2SO4 × 10H2O dilarutkan dalam air, dan volume larutan yang dihasilkan dilarutkan dengan air hingga 500 ml. Hitung fraksi massa Na 2 SO 4 dalam larutan ini (ρ = 1 g/ml) dan konsentrasi molar ion Na + dan SO 4 2–.
	Larutan campuran: 100 ml 0,05M Cr 2 (SO 4) 3 dan 100 ml 0,02M Na 2 SO 4 . Hitung konsentrasi molar ion Cr 3+ , Na + dan SO 4 2– dalam larutan yang dihasilkan.
	Berapa volume air dan larutan 98% (kerapatan 1,84 g/ml) asam sulfat yang harus diambil untuk membuat 2 liter larutan 30% dengan massa jenis 1,2 g/ml?
	50 g Na 2 CO 3 × 10H 2 O dilarutkan dalam 400 ml air.Berapa konsentrasi molar ion Na + dan CO 3 2– dan fraksi massa Na 2 CO 3 dalam larutan yang dihasilkan (ρ = 1,1 gram/ml)?
	Larutan campuran: 150 ml 0,05 M Al 2 (SO 4) 3 dan 100 ml 0,01 M NiSO 4 . Hitung konsentrasi molar ion Al 3+ , Ni 2+ , SO 4 2- dalam larutan yang dihasilkan.
	Berapa volume air dan larutan 60% (densitas 1,4 g/ml) asam nitrat yang diperlukan untuk membuat 500 ml larutan 4 M (densitas 1,1 g/ml)?
	Berapa massa tembaga sulfat (CuSO 4 × 5H 2 O) yang diperlukan untuk membuat 500 ml larutan tembaga sulfat 5% dengan massa jenis 1,05 g / ml?
	1 ml larutan 36% (ρ = 1,2 g/ml) HCl dan 10 ml larutan ZnCl 2 0,5 M ditambahkan ke dalam labu. Volume larutan yang dihasilkan dibawa ke 50 ml dengan air. Berapa konsentrasi molar ion H + , Zn 2+ , Cl - dalam larutan yang dihasilkan?
	Berapa fraksi massa Cr 2 (SO 4) 3 dalam larutan (ρ » 1 g / ml), jika diketahui konsentrasi molar ion sulfat dalam larutan ini adalah 0,06 mol / l?
	Berapa volume air dan larutan 10 M (ρ=1,45 g/ml) natrium hidroksida yang diperlukan untuk membuat 2 liter larutan NaOH 10% (ρ= 1,1 g/ml)?
	Berapa gram besi sulfat FeSO 4 × 7H 2 O dapat diperoleh dengan menguapkan air dari 10 liter larutan besi (II) sulfat 10% (kerapatan larutan 1,2 g / ml)?
	Larutan campuran: 100 ml 0,1 M Cr 2 (SO 4) 3 dan 50 ml 0,2 M CuSO 4 . Hitung konsentrasi molar ion Cr 3+ , Cu 2+ , SO 4 2- dalam larutan yang dihasilkan.

Tabel 6 lanjutan

nomor pilihan	teks kondisi
	Berapa volume air dan larutan 40% asam fosfat dengan massa jenis 1,35 g / ml yang diperlukan untuk menyiapkan 1 m 3 larutan 5% H 3 PO 4, yang massa jenisnya adalah 1,05 g / ml?
	16,1 g Na2SO4 × 10H2O dilarutkan dalam air dan volume larutan yang dihasilkan dibawa ke 250 ml dengan air. Hitung fraksi massa dan konsentrasi molar Na 2 SO 4 dalam larutan yang dihasilkan (anggap massa jenis larutan adalah 1 g/ml).
	Larutan campuran: 150 ml 0,05 M Fe 2 (SO 4) 3 dan 100 ml 0,1 M MgSO 4 . Hitung konsentrasi molar ion Fe 3+ , Mg 2+ , SO 4 2– dalam larutan yang dihasilkan.
	Berapa volume air dan 36% asam klorida (kerapatan 1,2 g/ml) yang diperlukan untuk membuat 500 ml larutan 10% dengan massa jenis 1,05 g/ml?
	20 g Al 2 (SO 4) 3 × 18H 2 O dilarutkan dalam 200 ml air.Berapa fraksi massa zat terlarut dalam larutan yang dihasilkan, yang massa jenisnya adalah 1,1 g / ml? Hitung konsentrasi molar ion Al 3+ dan SO 4 2– dalam larutan ini.
	Larutan campuran: 100 ml 0,05 M Al 2 (SO 4) 3 dan 150 ml 0,01 M Fe 2 (SO 4) 3 . Hitung konsentrasi molar ion Fe 3+ , Al 3+ dan SO 4 2– dalam larutan yang dihasilkan.
	Berapa volume air dan 80% larutan asam asetat (densitas 1,07 g/ml) yang diperlukan untuk membuat 0,5 l cuka meja, di mana fraksi massa asam adalah 7%? Ambil kepadatan cuka meja sama dengan 1 g/ml.
	Berapa massa besi sulfat (FeSO 4 × 7H 2 O) yang diperlukan untuk membuat 100 ml larutan besi sulfat 3%? Massa jenis larutan adalah 1 g/ml.
	2 ml larutan HCl 36% (densitas 1,2 g/cm 3 ) dan 20 ml larutan CuCl 2 0,3 M ditambahkan ke dalam labu. Volume larutan yang dihasilkan dibawa ke 200 ml dengan air. Hitung konsentrasi molar ion H + , Cu 2+ dan Cl - dalam larutan yang dihasilkan.
	Berapa persentase konsentrasi Al 2 (SO 4) 3 dalam larutan di mana konsentrasi molar ion sulfat adalah 0,6 mol / l. Massa jenis larutan adalah 1,05 g/ml.
	Berapa volume air dan larutan KOH 10 M (kerapatan larutan 1,4 g/ml) yang diperlukan untuk membuat 500 ml larutan KOH 10% dengan massa jenis 1,1 g/ml?
	Berapa gram tembaga sulfat CuSO 4 × 5H 2 O yang dapat diperoleh dengan menguapkan air dari 15 liter larutan tembaga sulfat 8%, yang massa jenisnya adalah 1,1 g / ml?
	Larutan campuran: 200 ml 0,025 M Fe 2 (SO 4) 3 dan 50 ml 0,05 M FeCl 3 . Hitung konsentrasi molar ion Fe 3+ , Cl - , SO 4 2- dalam larutan yang dihasilkan.
	Berapa volume air dan larutan 70% H3PO4 (kerapatan 1,6 g/ml) yang diperlukan untuk membuat 0,25 m3 larutan 10% H3PO4 (kerapatan 1,1 g/ml)?
	6 g Al 2 (SO 4) 3 × 18H 2 O dilarutkan dalam 100 ml air Hitung fraksi massa Al 2 (SO 4) 3 dan konsentrasi molar ion Al 3+ dan SO 4 2– dalam larutan yang dihasilkan, kepadatannya adalah 1 g / ml
	Larutan campuran: 50 ml 0,1 M Cr 2 (SO 4) 3 dan 200 ml 0,02 M Cr(NO 3) 3 . Hitung konsentrasi molar ion Cr 3+ , NO 3 - , SO 4 2- dalam larutan yang dihasilkan.
	Berapa volume larutan asam perklorat 50% (kerapatan 1,4 g/ml) dan air yang diperlukan untuk membuat 1 liter larutan 8% dengan massa jenis 1,05 g/ml?
	Berapa gram garam Glauber Na 2 SO 4 × 10H 2 O yang harus dilarutkan dalam 200 ml air untuk mendapatkan larutan natrium sulfat 5%?
	1 ml larutan 80% H 2 SO 4 (kerapatan larutan 1,7 g/ml) dan 5000 mg Cr 2 (SO 4) 3 ditambahkan ke dalam labu. Campuran dilarutkan dalam air; volume larutan menjadi 250 ml. Hitung konsentrasi molar ion H + , Cr 3+ dan SO 4 2– dalam larutan yang dihasilkan.

Tabel 6 lanjutan

KESETIMBANGAN KIMIA

Semua reaksi kimia dapat dibagi menjadi 2 kelompok: reaksi ireversibel, mis. reaksi berlangsung sampai konsumsi lengkap setidaknya satu zat yang bereaksi, dan reaksi reversibel di mana tidak ada zat yang bereaksi dikonsumsi sepenuhnya. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa reaksi reversibel dapat berlangsung baik dalam arah maju maupun mundur. Contoh klasik dari reaksi reversibel adalah sintesis amonia dari nitrogen dan hidrogen:

N 2 + 3 H 2 2 NH 3.

Pada awal reaksi, konsentrasi zat awal dalam sistem adalah maksimum; pada saat ini, laju reaksi maju juga maksimum. Pada awal reaksi, masih belum ada produk reaksi dalam sistem (dalam contoh ini, amonia), oleh karena itu, laju reaksi balik adalah nol. Ketika zat awal berinteraksi satu sama lain, konsentrasinya berkurang, oleh karena itu, laju reaksi langsung juga berkurang. Konsentrasi produk reaksi meningkat secara bertahap, oleh karena itu, laju reaksi balik juga meningkat. Setelah beberapa waktu, laju reaksi maju menjadi sama dengan laju sebaliknya. Keadaan sistem ini disebut keadaan kesetimbangan kimia. Konsentrasi zat dalam suatu sistem yang berada dalam keadaan kesetimbangan kimia disebut konsentrasi kesetimbangan. Sifat kuantitatif suatu sistem dalam keadaan setimbang kimia adalah konstanta keseimbangan.

Untuk setiap reaksi reversibel a A + b B+ ... p P + q Q + …, persamaan konstanta kesetimbangan kimia (K) ditulis sebagai pecahan, yang pembilangnya adalah konsentrasi kesetimbangan produk reaksi , dan penyebutnya adalah konsentrasi kesetimbangan zat awal, terlebih lagi, konsentrasi masing-masing zat harus dinaikkan ke pangkat yang sama dengan koefisien stoikiometrik dalam persamaan reaksi.

Misalnya untuk reaksi N 2 + 3 H 2 2 NH 3.

Harus diingat bahwa ekspresi konstanta kesetimbangan mencakup konsentrasi kesetimbangan hanya zat gas atau zat yang berada dalam keadaan terlarut . Konsentrasi padatan diasumsikan konstan dan tidak ditulis ke dalam ekspresi konstanta kesetimbangan.

CO 2 (gas) + C (padat) 2CO (gas)

CH 3 COOH (larutan) CH 3 COO - (larutan) + H + (larutan)

Ba 3 (PO 4) 2 (padatan) 3 Ba 2+ (larutan jenuh) + 2 PO 4 3– (larutan jenuh) K \u003d C 3 (Ba 2+) C 2 (PO 4 3–)

Ada dua jenis masalah terpenting yang terkait dengan penghitungan parameter sistem kesetimbangan:

1) konsentrasi awal zat awal diketahui; dari kondisi masalah, seseorang dapat menemukan konsentrasi zat yang telah bereaksi (atau terbentuk) pada saat kesetimbangan tercapai; dalam soal itu diperlukan untuk menghitung konsentrasi kesetimbangan semua zat dan nilai numerik dari konstanta kesetimbangan;

2) konsentrasi awal zat awal dan konstanta kesetimbangan diketahui. Kondisi tersebut tidak memuat data tentang konsentrasi zat yang bereaksi atau terbentuk. Hal ini diperlukan untuk menghitung konsentrasi kesetimbangan dari semua peserta dalam reaksi.

Untuk memecahkan masalah seperti itu, perlu dipahami bahwa konsentrasi kesetimbangan dari setiap asli zat dapat ditemukan dengan mengurangkan konsentrasi zat yang bereaksi dari konsentrasi awal:

C kesetimbangan \u003d C awal - C zat yang bereaksi.

Konsentrasi keseimbangan produk reaksi sama dengan konsentrasi produk yang terbentuk pada saat kesetimbangan:

C kesetimbangan \u003d C dari produk yang dihasilkan.

Jadi, untuk menghitung parameter sistem kesetimbangan, sangat penting untuk dapat menentukan berapa banyak zat awal yang bereaksi pada saat kesetimbangan tercapai dan berapa banyak produk reaksi yang terbentuk. Untuk menentukan jumlah (atau konsentrasi) zat yang bereaksi dan terbentuk, perhitungan stoikiometri dilakukan sesuai dengan persamaan reaksi.

Contoh 6.1 Konsentrasi awal nitrogen dan hidrogen dalam sistem kesetimbangan N 2 + 3H 2 2 NH 3 berturut-turut adalah 3 mol/l dan 4 mol/l. Pada saat kesetimbangan kimia tercapai, 70% hidrogen dari jumlah awalnya tetap berada dalam sistem. Tentukan tetapan kesetimbangan dari reaksi ini.

Dari kondisi masalah berikut bahwa pada saat kesetimbangan tercapai, 30% hidrogen telah bereaksi (masalah 1 jenis):

4 mol/l H2 - 100%

x mol / l H 2 - 30%

x \u003d 1,2 mol / l \u003d C proreag. (H2)

Seperti dapat dilihat dari persamaan reaksi, nitrogen seharusnya bereaksi 3 kali lebih sedikit daripada hidrogen, yaitu. Dengan tepat. (N 2) \u003d 1,2 mol / l: 3 \u003d 0,4 mol / l. Amoniak terbentuk 2 kali lebih banyak daripada nitrogen yang bereaksi:

Dari gambar. (NH 3) \u003d 2 × 0,4 mol / l \u003d 0,8 mol / l

Konsentrasi kesetimbangan semua peserta dalam reaksi adalah sebagai berikut:

Setara (H 2) \u003d C awal. (H 2) - C tepat. (H 2) \u003d 4 mol / l - 1,2 mol / l \u003d 2,8 mol / l;

Setara (N 2) \u003d C mohon. (N 2) – C tepat. (N 2) \u003d 3 mol / l - 0,4 mol / l \u003d 2,6 mol / l;

Setara (NH 3) = C gambar. (NH 3) \u003d 0,8 mol / l.

Konstanta kesetimbangan = .

Contoh 6.2 Hitung konsentrasi kesetimbangan hidrogen, iod, dan hidrogen yodium dalam sistem H 2 + I 2 2 HI, jika diketahui konsentrasi awal H 2 dan I 2 berturut-turut adalah 5 mol/l dan 3 mol/l, dan konstanta kesetimbangan adalah 1.

Perlu dicatat bahwa dalam kondisi masalah ini (tugas tipe 2), kondisi tidak mengatakan apa-apa tentang konsentrasi zat awal yang bereaksi dan produk yang terbentuk. Oleh karena itu, ketika memecahkan masalah seperti itu, konsentrasi beberapa zat yang bereaksi biasanya diambil sebagai x.

Misalkan x mol/l H2 telah bereaksi pada saat kesetimbangan tercapai. Kemudian, sebagai berikut dari persamaan reaksi, x mol/l I 2 harus bereaksi, dan 2x mol/l HI harus terbentuk. Konsentrasi kesetimbangan semua peserta dalam reaksi adalah sebagai berikut:

Setara (H 2) \u003d C mohon. (H 2) - C tepat. (H 2) \u003d (5 - x) mol / l;

Setara (I 2) = C mohon. (I 2) – C tepat. (I 2) \u003d (3 - x) mol / l;

Setara (HI) = C gambar. (HI) = 2x mol/l.

4x2 = 15 - 8x + x2

3x2 + 8x - 15 = 0

x 1 = -3,94 x 2 = 1,27

Hanya akar positif x = 1,27 yang memiliki arti fisik.

Oleh karena itu, C sama. (H 2) \u003d (5 - x) mol / l \u003d 5 - 1,27 \u003d 3,73 mol / l;

Setara (I 2) \u003d (3 - x) mol / l \u003d 3 - 1,27 \u003d 1,73 mol / l;

Setara (HI) \u003d 2x mol / l \u003d 2 1,27 \u003d 2,54 mol / l.

Tugas nomor 7

Tabel 7 - Ketentuan tugas No. 7

Tabel 7 lanjutan

Saat menyusun persamaan reaksi redoks, dua aturan penting berikut harus diperhatikan:

Aturan 1: Dalam setiap persamaan ion, kekekalan muatan harus diperhatikan. Ini berarti bahwa jumlah semua muatan di ruas kiri persamaan ("kiri") harus sama dengan jumlah semua muatan di ruas kanan persamaan ("kanan"). Aturan ini berlaku untuk semua persamaan ion, baik untuk reaksi sempurna maupun untuk setengah reaksi.

Biaya dari kiri ke kanan

Aturan 2: Jumlah elektron yang hilang dalam setengah reaksi oksidasi harus sama dengan jumlah elektron yang diperoleh dalam setengah reaksi reduksi. Misalnya, dalam contoh pertama yang diberikan di awal bagian ini (reaksi antara besi dan ion tembaga terhidrasi), jumlah elektron yang hilang dalam setengah reaksi oksidatif adalah dua:

Oleh karena itu, jumlah elektron yang diperoleh dalam setengah reaksi reduksi juga harus sama dengan dua:

Prosedur berikut dapat digunakan untuk menurunkan persamaan redoks penuh dari persamaan dua setengah-reaksi:

1. Persamaan masing-masing dari dua setengah reaksi disetarakan secara terpisah, dan untuk memenuhi aturan 1 di atas, jumlah elektron yang sesuai ditambahkan ke sisi kiri atau kanan setiap persamaan.

2. Persamaan kedua setengah reaksi diseimbangkan satu sama lain sehingga jumlah elektron yang hilang dalam satu reaksi menjadi sama dengan jumlah elektron yang diperoleh dalam setengah reaksi lainnya, seperti yang disyaratkan oleh aturan 2.

3. Persamaan untuk kedua setengah reaksi dijumlahkan untuk mendapatkan persamaan lengkap untuk reaksi redoks. Misalnya, menjumlahkan persamaan dua setengah reaksi di atas dan menghapus dari sisi kiri dan kanan persamaan yang dihasilkan

jumlah elektron yang sama, kita temukan

Mari kita setarakan persamaan setengah reaksi yang diberikan di bawah ini dan buat persamaan untuk reaksi redoks oksidasi larutan berair garam besi apa pun menjadi garam besi dengan larutan kalium asam.

Tahap 1. Pertama, kita menyetarakan persamaan masing-masing dari dua setengah reaksi secara terpisah. Untuk persamaan (5) kita memiliki

Untuk menyeimbangkan kedua sisi persamaan ini, Anda perlu menambahkan lima elektron ke sisi kirinya, atau mengurangi jumlah elektron yang sama dari sisi kanan. Setelah itu kita dapatkan

Hal ini memungkinkan kita untuk menulis persamaan seimbang berikut:

Karena elektron harus ditambahkan ke sisi kiri persamaan, ini menggambarkan setengah reaksi reduksi.

Untuk persamaan (6), kita dapat menulis

Untuk menyetarakan persamaan ini, Anda dapat menambahkan satu elektron ke sisi kanannya. Kemudian