Stokiyometriya koeffitsienti. Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari tenglamalarida stexiometrik koeffitsientlarni aniqlash

Kimyoviy jarayonlarni hisoblashda barcha miqdoriy nisbatlar reaktsiyalar stoxiometriyasiga asoslanadi. Bunday hisob-kitoblarda moddaning miqdorini mollarda yoki hosila birliklarida (kmol, mmol va boshqalar) ifodalash qulayroqdir. Mol asosiy SI birliklaridan biridir. Har qanday moddaning bir moli uning miqdoriga mos keladi, son jihatdan molekulyar og'irlikka teng. Shuning uchun, bu holda molekulyar og'irlik birliklari bilan o'lchovli qiymat sifatida ko'rib chiqilishi kerak: g / mol, kg / km, kg / mol. Shunday qilib, masalan, azotning molekulyar og'irligi 28 g / mol, 28 kg / km, lekin 0,028 kg / mol.

Moddaning massasi va molyar miqdori ma'lum munosabatlar bilan bog'liq

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

bu erda N A - A komponentining miqdori, mol; m A - bu komponentning massasi, kg;

M A - A komponentining molekulyar og'irligi, kg / mol.

Uzluksiz jarayonlarda A moddasining oqimi uning mol-mulki bilan ifodalanishi mumkin.

vaqt birligi uchun miqdor

bu erda W A - A komponentining molyar oqimi, mol/s; t - vaqt, s.

Deyarli qaytarib bo'lmaydigan tarzda davom etadigan oddiy reaktsiya uchun, odatda stoichiomet

rik tenglamasi shaklida yoziladi

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

Biroq, stexiometrik tenglamani algebraik ko'rinishda yozish qulayroqdir

th, agar reaktivlarning stexiometrik koeffitsientlari manfiy, reaksiya mahsulotlari esa ijobiy bo'lsa:

Keyin har bir oddiy reaksiya uchun quyidagi tengliklarni yozishimiz mumkin:

"0" indeksi komponentning boshlang'ich miqdorini bildiradi.

Ushbu tengliklar oddiy reaksiya uchun komponent uchun quyidagi moddiy muvozanat tenglamalarini olish uchun asos bo'ladi:

7.1-misol. Fenolning siklogeksanolga gidrogenlash reaksiyasi tenglamaga muvofiq davom etadi

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

Agar A komponentining dastlabki miqdori 235 kg, yakuniy miqdori 18,8 kg bo'lsa, hosil bo'lgan mahsulot miqdorini hisoblang.

Yechish: Reaksiyani quyidagicha yozamiz

R - A - ZV \u003d 0.

Komponentlarning molekulyar og'irligi: M A = 94 kg/kmol, M B = 2 kg/kmol va

M R = 100 kg/kmol. Keyin reaksiya boshida va oxirida fenolning molyar miqdori quyidagicha bo'ladi:

N A 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.

Hosil bo'lgan siklogeksanol miqdori teng bo'ladi

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

Reaksiya apparatlarining moddiy va issiqlik hisoblarida ularning tizimidagi stexiometrik jihatdan mustaqil reaksiyalarni aniqlash ularning ba'zilarining yig'indisi yoki farqi bo'lgan reaktsiyalarni istisno qilish uchun zarurdir. Bunday baholash Gram mezoni yordamida eng oson amalga oshirilishi mumkin.

Keraksiz hisob-kitoblarni amalga oshirmaslik uchun tizimning stoxiometrik jihatdan bog'liqligini baholash kerak. Ushbu maqsadlar uchun quyidagilar zarur:

Reaksiya tizimining dastlabki matritsasini joyiga qo'ying;

Asl matritsani ko'chirilganga ko'paytiring;

Olingan kvadrat matritsaning determinantini hisoblang.

Agar bu determinant nolga teng bo'lsa, u holda reaksiya tizimi stoxiometrik jihatdan bog'liqdir.

7.2-misol. Bizda reaktsiya tizimi mavjud:

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.

Bu tizim stoxiometrik jihatdan bog'liq, chunki uchinchi reaktsiya qolgan ikkitasining yig'indisidir. Keling, matritsa tuzamiz

Reaksiyadagi har bir modda uchun quyidagi moddalar miqdori mavjud:

i-moddaning dastlabki miqdori (reaksiya boshlanishidan oldingi moddaning miqdori);

i-moddaning yakuniy miqdori (reaksiya oxiridagi moddaning miqdori);

Reaksiyaga tushgan (boshlang'ich moddalar uchun) yoki hosil bo'lgan moddaning miqdori (reaksiya mahsulotlari uchun).

Moddaning miqdori manfiy bo'lishi mumkin emasligi sababli, boshlang'ich moddalar uchun

>.

Reaksiya mahsulotlari uchun >, shuning uchun, .

Stokiometrik nisbatlar - reaksiya tenglamasi asosida hisoblangan reaksiyaga kirishuvchi moddalar yoki reaksiya mahsulotlarining miqdorlari, massalari yoki hajmlari (gazlar uchun) o'rtasidagi nisbatlar. Reaksiya tenglamalari yordamida hisob-kitoblar stoxiometriyaning asosiy qonuniga asoslanadi: reaksiyaga kirishuvchi yoki hosil bo'lgan moddalar miqdorining nisbati (mollarda) reaksiya tenglamasidagi mos keladigan koeffitsientlar nisbatiga teng (stexiometrik koeffitsientlar).

Tenglama bilan tavsiflangan aluminotermik reaksiya uchun:

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

reaksiyaga kirgan moddalar va reaksiya mahsulotlarining miqdori o'zaro bog'liq

Hisob-kitoblar uchun ushbu qonunning boshqa formulasidan foydalanish qulayroqdir: reaktsiya natijasida reaksiyaga kirishgan yoki hosil bo'lgan modda miqdorining uning stexiometrik koeffitsientiga nisbati ma'lum reaktsiya uchun doimiy hisoblanadi.

Umuman olganda, shaklning reaktsiyasi uchun

aA + bB = cC + dD,

Kichik harflar koeffitsientlarni, katta harflar esa kimyoviy moddalarni bildirsa, reaksiyaga kirishuvchi moddalar miqdori quyidagilar bilan bog'liq:

Ushbu nisbatning tenglik bilan bog'liq bo'lgan har qanday ikkita sharti kimyoviy reaktsiyaning nisbatini hosil qiladi: masalan,

Agar reaksiyaning hosil boʻlgan yoki reaksiyaga kirishgan moddaning massasi reaksiya uchun maʼlum boʻlsa, uning miqdorini formula boʻyicha topish mumkin.

keyin esa kimyoviy reaksiya nisbatidan foydalanib, reaksiyaning qolgan moddalarini topish mumkin. Reaksiyaning boshqa ishtirokchilarining massalari, miqdorlari yoki hajmlari massasi yoki miqdori bo'yicha topilgan modda, ba'zan referent modda deb ataladi.

Agar bir nechta reaktivlarning massalari berilgan bo'lsa, qolgan moddalarning massalarini hisoblash etishmayotgan, ya'ni reaksiyada to'liq iste'mol qilingan moddalardan biriga qarab amalga oshiriladi. Ortiqcha yoki kamchiliksiz reaksiya tenglamasiga toʻliq mos keladigan moddalar miqdori stexiometrik miqdorlar deyiladi.

Shunday qilib, stoxiometrik hisoblar bilan bog'liq vazifalarda asosiy harakat etalon moddani topish va uning reaktsiya natijasida kiritilgan yoki hosil bo'lgan miqdorini hisoblashdir.

Individual qattiq moddalar miqdorini hisoblash

alohida qattiq A miqdori qayerda;

Alohida qattiq jismning massasi A, g;

A moddaning molyar massasi, g/mol.

Tabiiy mineral yoki qattiq moddalar aralashmasi miqdorini hisoblash

Tabiiy mineral pirit berilsin, uning asosiy komponenti FeS 2 . Bunga qo'shimcha ravishda, pirit tarkibiga aralashmalar kiradi. Asosiy komponent yoki aralashmalarning tarkibi massa foizida ko'rsatilgan, masalan, .

Agar asosiy komponentning mazmuni ma'lum bo'lsa, unda

Agar aralashmalarning tarkibi ma'lum bo'lsa, unda

bu yerda alohida moddaning miqdori FeS 2, mol;

Mineral piritning massasi, g.

Xuddi shunday, qattiq moddalar aralashmasidagi komponentning miqdori, agar uning massa ulushlaridagi tarkibi ma'lum bo'lsa, hisoblanadi.

Sof suyuqlikning modda miqdorini hisoblash

Agar massa ma'lum bo'lsa, unda hisoblash alohida qattiq jismni hisoblashga o'xshaydi.

Agar suyuqlikning hajmi ma'lum bo'lsa, unda

1. Ushbu suyuqlik hajmining massasini toping:

m f = V f s f,

bu yerda m Vt suyuqlik massasi g;

V W - suyuqlik hajmi, ml;

c w - suyuqlikning zichligi, g/ml.

2. Suyuqlikning mol sonini toping:

Ushbu usul moddaning har qanday agregat holatiga mos keladi.

200 ml suvda H 2 O moddasining miqdorini aniqlang.

Yechim: agar harorat ko'rsatilmagan bo'lsa, u holda suvning zichligi 1 g / ml ni tashkil qiladi, keyin:

Agar eritmada erigan moddaning konsentratsiyasi ma'lum bo'lsa, uning miqdorini hisoblang

Agar erigan moddaning massa ulushi, eritmaning zichligi va uning hajmi ma'lum bo'lsa, u holda

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

bu yerda m p-ra eritmaning massasi, g;

V p-ra - eritmaning hajmi, ml;

r-ra bilan - eritmaning zichligi, g / ml.

erigan moddaning massasi qayerda, g;

Erigan moddaning massa ulushi,% bilan ifodalangan.

Zichligi 1,0543 g/ml 500 ml 10% li kislota eritmasida nitrat kislota moddasining miqdorini aniqlang.

Eritmaning massasini aniqlang

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

Sof HNO 3 ning massasini aniqlang

HNO 3 ning mol sonini aniqlang

Agar erigan va moddaning molyar konsentratsiyasi va eritmaning hajmi ma'lum bo'lsa, u holda

eritmaning hajmi qayerda, l;

Eritmadagi i-moddaning molyar konsentratsiyasi, mol/l.

Alohida gazsimon moddaning miqdorini hisoblash

Agar gazsimon moddaning massasi berilgan bo'lsa, u (1) formula bo'yicha hisoblanadi.

Agar normal sharoitda o'lchangan hajm berilgan bo'lsa, u holda (2) formula bo'yicha, agar gazsimon moddaning hajmi boshqa har qanday sharoitda o'lchanadigan bo'lsa, (3) formula bo'yicha formulalar 6-7-betlarda keltirilgan.

Stokiometrik hisob-kitoblarga asoslanadigan eng muhim kimyoviy tushunchalardan biri bu moddaning kimyoviy miqdori. Ayrim X moddaning miqdori n(X) bilan belgilanadi. Moddaning miqdorini o'lchash birligi mol.

Mol - moddani tashkil etuvchi 6,02 10 23 molekula, atom, ion yoki boshqa strukturaviy birliklarni o'z ichiga olgan moddaning miqdori.

Bir mol X moddaning massasi deyiladi molyar massa Ushbu moddaning M(X). Ayrim X moddaning m(X) massasini va uning molyar massasini bilib, ushbu moddaning miqdorini quyidagi formula yordamida hisoblashimiz mumkin:

6.02 10 23 raqami chaqiriladi Avogadro raqami(Na); uning o'lchami mol -1.

Avogadro N a sonini n(X) moddaning miqdoriga ko'paytirish orqali biz qandaydir X moddaning N(X) molekulalarini, masalan, tuzilish birliklari sonini hisoblashimiz mumkin:

N(X) = N a · n(X) .

Molyar massa tushunchasiga o'xshab, molyar hajm tushunchasi kiritildi: molyar hajm Ayrim X moddaning V m (X) bu moddaning bir mol hajmi. V(X) moddaning hajmini va uning molyar hajmini bilib, moddaning kimyoviy miqdorini hisoblashimiz mumkin:

Kimyoda ko'pincha gazlarning molyar hajmi bilan shug'ullanish kerak. Avogadro qonuniga ko'ra, bir xil harorat va teng bosimda olingan har qanday gazning teng hajmlari bir xil miqdordagi molekulalarni o'z ichiga oladi. Teng sharoitda har qanday gazning 1 moli bir xil hajmni egallaydi. Oddiy sharoitlarda (n.o.) - harorat 0 ° C va bosim 1 atmosfera (101325 Pa) - bu hajm 22,4 litrni tashkil qiladi. Shunday qilib, n.o. V m (gaz) = 22,4 l / mol. Shuni ta'kidlash kerakki, 22,4 l / mol molyar hajm qiymati qo'llaniladi faqat gazlar uchun.

Moddalarning molyar massalarini va Avogadro raqamini bilish har qanday moddaning molekulasining massasini grammda ifodalash imkonini beradi. Quyida vodorod molekulasining massasini hisoblash misoli keltirilgan.

1 mol gazsimon vodorod 6,02 10 23 H 2 molekulasini o'z ichiga oladi va 2 g massaga ega (chunki M (H 2) \u003d 2 g / mol). Binobarin,

6,02·10 23 H 2 molekulasi 2 g massaga ega;

1 H 2 molekulasi x g massaga ega; x \u003d 3,32 10 -24 g.

"Mole" tushunchasi kimyoviy reaksiyalar tenglamalari bo'yicha hisob-kitoblarni amalga oshirish uchun keng qo'llaniladi, chunki reaktsiya tenglamasidagi stexiometrik koeffitsientlar moddalarning qanday molyar nisbatlarda bir-biri bilan reaksiyaga kirishishini va reaktsiya natijasida hosil bo'lishini ko'rsatadi.

Masalan, 4 NH 3 + 3 O 2 → 2 N 2 + 6 H 2 O reaksiya tenglamasi quyidagi ma'lumotlarni o'z ichiga oladi: 4 mol ammiak 3 mol kislorod va 2 mol azot va 6 mol ortiqcha va etishmovchiliksiz reaksiyaga kirishadi. suv hosil bo'ladi.

4.1-misol Tarkibida 70,2 g kalsiy digidrofosfat va 68 g kalsiy gidroksid bo`lgan eritmalarning o`zaro ta`sirida hosil bo`lgan cho`kma massasini hisoblang. Ortiqcha qanday modda qoladi? Uning massasi qancha?

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

Reaksiya tenglamasidan ko'rinib turibdiki, 3 mol Ca(H 2 PO 4) 2 12 mol KOH bilan reaksiyaga kirishadi. Muammoning shartiga ko'ra berilgan reaksiyaga kirishuvchi moddalar miqdorini hisoblaymiz:

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 uchun 12 mol KOH kerak

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

x \u003d 1,2 mol - reaktsiya ortiqcha va tanqisliksiz davom etishi uchun juda ko'p KOH kerak bo'ladi. Va muammoning shartiga ko'ra, 1,215 mol KOH mavjud. Shuning uchun KOH ortiqcha; Reaksiyadan keyin qolgan KOH miqdori:

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

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

Olingan reaktsiya mahsulotini hisoblash (Ca 3 (PO 4) 2 cho'kmasi) etishmayotgan moddaga (bu holda Ca (H 2 PO 4) 2) qarab amalga oshirilishi kerak, chunki bu modda reaksiyaga kirishadi. butunlay. Reaktsiya tenglamasidan ko'rinib turibdiki, hosil bo'lgan Ca 3 (PO 4) 2 ning mollari soni reaksiyaga kirishgan Ca (H 2 PO 4) 2 mollari sonidan 3 baravar kam:

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

Shuning uchun, 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.

Vazifa raqami 5

a) 5-jadvalda berilgan reaksiyaga kirishuvchi moddalarning kimyoviy miqdorlarini hisoblang (normal sharoitda gazsimon moddalarning hajmlari berilgan);

b) berilgan reaksiya sxemasidagi koeffitsientlarni joylashtiring va reaksiya tenglamasidan foydalanib, moddalarning qaysi biri ortib, qaysi biri kamligini aniqlang;

v) 5-jadvalda ko'rsatilgan reaksiya mahsulotining kimyoviy miqdorini toping;

d) ushbu reaksiya mahsulotining massasini yoki hajmini hisoblang (5-jadvalga qarang).

5-jadval - 5-sonli vazifani bajarish shartlari

variant raqami	Reaktiv moddalar	Reaktsiya sxemasi	Hisoblash
	m(Fe)=11,2 g; V (Cl 2) \u003d 5,376 l	Fe + Cl 2 ® FeCl 3	m(FeCl 3)
	m(Al)=5,4 g; 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 l; m(O 2) \u003d 20 g	CO+O2 ® CO2	V(CO2)
	m(AgNO 3)=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(Na 2 CO 3)=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 g; V(Cl 2) \u003d 448 ml	KI+Cl 2 ® 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(H 2 )=0,48 g; V (O 2) \u003d 2,8 l	H 2 + O 2 ® H 2 O	m (H 2 O)
	m (Ba (OH) 2) \u003d 3,42 g; V(HCl)=784ml	Ba(OH) 2 +HCl ® BaCl 2 +H 2 O	m(BaCl2)

5-jadval davom etdi

variant raqami	Reaktiv moddalar	Reaktsiya sxemasi	Hisoblash
	m(H 3 PO 4)=9,8 g; m(NaOH)=12,2 g	H 3 PO 4 + NaOH ® Na 3 PO 4 + H 2 O	m(Na3PO4)
	m(H 2 SO 4)=9,8 g; m(KOH)=11,76 g	H 2 SO 4 +KOH ® K 2 SO 4 + H 2 O	m(K 2 SO 4)
	V(Cl 2)=2,24 l; 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(NH 3)=6,8 g; V (O 2) \u003d 7,84 l	NH 3 + O 2 ® N 2 + H 2 O	V(N2)
	V(H 2 S)=11,2 l; m(O 2) \u003d 8,32 g	H 2 S+O 2 ® S+H 2 O	Xonim)
	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 g; V (Cl 2) \u003d 6,048 l	Al+Cl 2 ® AlCl 3	m(AlCl 3)
	m(Al)=10,8 g; m(HCl)=36,5 g	Al+HCl ® AlCl 3 +H 2	V(H2)
	m(P)=15,5 g; V (O 2) \u003d 14,1 l	P+O 2 ® P 2 O 5	m(P 2 O 5)
	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 (Ag 2 CO 3)
	m(K 2 CO 3)=69 g; m(HNO 3) \u003d 50,4 g	K 2 CO 3 + HNO 3 ®KNO 3 + CO 2 + H 2 O	V(CO2)
	m(AlCl 3)=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 g; V(Cl 2) \u003d 448 ml	KBr+Cl 2 ® KCl+Br 2	m (Br2)
	m(CaBr 2)=40 g; m(AgNO 3) \u003d 59,5 g	CaBr 2 + AgNO 3 ®AgBr + Ca (NO 3) 2	m (AgBr)
	m(H 2 )=1,44 g; V (O 2) \u003d 8,4 l	H 2 + O 2 ® H 2 O	m (H 2 O)
	m (Ba (OH) 2) \u003d 6,84 g;V (HI) \u003d 1,568 l	Ba(OH) 2 +HI ® BaI 2 +H 2 O	m(BaI 2)
	m(H 3 PO 4)=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(H 2 SO 4)=49 g; m(NaOH)=45 g	H 2 SO 4 + NaOH ® Na 2 SO 4 + H 2 O	m(Na 2 SO 4)
	V(Cl 2)=2,24 l; m(KOH)=8,4 g	Cl 2 +KOH ® KClO 3 +KCl + H 2 O	m (KClO 3)
	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(NO)
	V(H 2 S)=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 g; m(H 2 O)=8,1 g	Ca + H 2 O ® Ca (OH) 2 + H 2	V(H2)

Eritma konsentratsiyasi

Umumiy kimyo kursi doirasida talabalar eritmalar konsentratsiyasini ifodalashning 2 usulini - massa ulushini va molyar konsentratsiyasini o'rganadilar.

Erigan moddaning massa ulushi X ushbu moddaning massasining eritma massasiga nisbati sifatida hisoblanadi:

,

bu yerda ō(X) - erigan X moddaning massa ulushi;

m(X) - erigan X moddaning massasi;

m eritma - eritmaning massasi.

Yuqoridagi formula bo'yicha hisoblangan moddaning massa ulushi birlik kasrlarida ifodalangan o'lchovsiz kattalikdir (0)< ω(X) < 1).

Massa ulushi nafaqat birlikning kasrlarida, balki foizda ham ifodalanishi mumkin. Bunday holda, hisoblash formulasi quyidagicha ko'rinadi:

Foiz sifatida ifodalangan massa ulushi ko'pincha deyiladi foiz kontsentratsiyasi . Shubhasiz, erigan moddaning foiz kontsentratsiyasi 0% ni tashkil qiladi.< ω(X) < 100%.

Foiz kontsentratsiyasi eritmaning 100 massa qismida erigan moddaning qancha massa qismi borligini ko'rsatadi. Agar siz grammni massa birligi sifatida tanlasangiz, bu ta'rifni quyidagicha yozish mumkin: foiz kontsentratsiyasi 100 gramm eritmada qancha gramm erigan modda borligini ko'rsatadi.

Ko'rinib turibdiki, masalan, 30% eritma erigan moddaning 0,3 ga teng massa ulushiga to'g'ri keladi.

Eritmadagi erigan moddaning tarkibini ifodalashning yana bir usuli - molyar konsentratsiya (molyarlik).

Moddaning molyar konsentratsiyasi yoki eritmaning molyarligi 1 litr (1 dm 3) eritmada qancha mol erigan modda borligini ko'rsatadi.

bu erda C(X) - erigan X ning molyar konsentratsiyasi (mol/l);

n(X) - erigan moddaning kimyoviy miqdori X (mol);

V eritma - eritmaning hajmi (l).

5.1-misol H 3 PO 4 ning massa ulushi 60% va eritmaning zichligi 1,43 g / ml ekanligi ma'lum bo'lsa, eritmadagi H 3 PO 4 ning molyar konsentratsiyasini hisoblang.

Foiz kontsentratsiyasining ta'rifi bo'yicha

100 g eritmada 60 g fosfor kislotasi mavjud.

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 eritma \u003d m eritma: r eritma \u003d 100 g: 1,43 g / sm 3 \u003d 69,93 sm 3 \u003d 0,0699 l;

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

5.2-misol H 2 SO 4 ning 0,5 M eritmasi mavjud. Bu eritmadagi sulfat kislotaning massa ulushi qancha? Eritmaning zichligini 1 g/ml ga teng qilib oling.

Molyar konsentratsiyaning ta'rifi bo'yicha

1 litr eritmada 0,5 mol H 2 SO 4 mavjud

("0,5 M eritma" yozuvi C (H 2 SO 4) \u003d 0,5 mol / l ni anglatadi).

m eritma = V eritma × r eritma = 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;

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

5.3-misol 1,5 g / ml zichlikdagi H 2 SO 4 ning 60% eritmasidan 2 litr tayyorlash uchun qanday hajmdagi suv va 1,84 g / ml zichlikdagi H 2 SO 4 ning 96% eritmasi olinishi kerak.

Konsentrlangan eritmadan suyultirilgan eritma tayyorlash bo'yicha masalalarni hal qilishda dastlabki eritma (konsentrlangan), suv va olingan eritma (suyultirilgan) turli xil zichlikka ega ekanligini hisobga olish kerak. Bunday holda shuni yodda tutish kerakki, dastlabki eritmaning V + V suv ≠ V hosil bo'lgan eritmaning,

chunki konsentrlangan eritma va suvni aralashtirish jarayonida butun tizim hajmining o'zgarishi (ko'payishi yoki kamayishi) sodir bo'ladi.

Bunday masalalarni hal qilish suyultirilgan eritmaning parametrlarini (ya'ni, tayyorlanishi kerak bo'lgan eritma): uning massasini, kerak bo'lganda erigan moddaning massasini va erigan moddaning miqdorini aniqlashdan boshlanishi kerak.

M 60% eritma = V 60% eritma ∙ r 60% eritma = 2000 ml × 1,5 g/ml = 3000 g

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

Tayyorlangan eritmadagi sof sulfat kislota massasi suyultirilgan eritmani tayyorlash uchun olinishi kerak bo'lgan 96% li eritmaning o'sha qismidagi sulfat kislota massasiga teng bo'lishi kerak. Shunday qilib,

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

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

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

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

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

5.4-misol 100 ml 0,1 M CuCl 2 eritmasi va 150 ml 0,2 M Cu(NO 3) 2 eritmasi aralashtiriladi Hosil bo`lgan eritmadagi Cu 2+, Cl - va NO 3 - ionlarining molyar konsentratsiyasini hisoblang.

Suyultirilgan eritmalarni aralashtirishning shunga o'xshash muammosini hal qilishda, suyultirilgan eritmalar taxminan bir xil zichlikka, taxminan suvning zichligiga teng ekanligini tushunish kerak. Ular aralashtirilganda, tizimning umumiy hajmi amalda o'zgarmaydi: suyultirilgan eritmaning V 1 + suyultirilgan eritmaning V 2 + ... "Olingan eritmaning V.

Birinchi yechimda:

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

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

Shuning uchun, n (Cu 2+) \u003d n (CuCl 2) \u003d 0,01 mol; n(Cl -) \u003d 2 × 0,01 \u003d 0,02 mol.

Ikkinchi yechimda:

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

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

Shuning uchun n (Cu 2+) \u003d n (Cu (NO 3) 2) \u003d 0,03 mol; n (NO 3 -) \u003d 2 × 0,03 \u003d 0,06 mol.

Eritmalarni aralashtirgandan so'ng:

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

V umumiy. »Volution CuCl 2 + Vsolution 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 (NO 3 -) \u003d n (NO 3 -): V jami. \u003d 0,06 mol: 0,25 l \u003d 0,24 mol / l.

5.5-misol Kolbaga 684 mg alyuminiy sulfat va zichligi 1,1 g/ml bo‘lgan 1 ml 9,8% li sulfat kislota eritmasidan solingan. Olingan aralash suvda eritildi; Eritmaning hajmi suv bilan 500 ml ga yetkaziladi. Olingan eritmadagi H +, Al 3+ SO 4 2– ionlarining molyar konsentrasiyalarini hisoblang.

Erigan moddalar miqdorini hisoblang:

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

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

m H 2 SO 4 eritmasi \u003d V H 2 SO 4 eritmasi × ​​r H 2 SO 4 eritmasi \u003d 1 ml × 1,1 g / ml \u003d 1,1 g;

m (H 2 SO 4) \u003d m H 2 SO 4 eritmasi × ​​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 kuchli elektrolitdir: H 2 SO 4 ® 2H + + SO 4 2–.

Shuning uchun n (SO 4 2–) \u003d n (H 2 SO 4) \u003d 0,0011 mol; n(H +) \u003d 2 × 0,0011 \u003d 0,0022 mol.

Muammoning shartiga ko'ra, olingan eritmaning hajmi 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 eritmasi \u003d 0,004 mol: 0,5 l \u003d 0,008 mol / l;

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

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

5.6-misol Temir (II) sulfatning 3 litr 10% li eritmasini tayyorlash uchun temir sulfatning (FeSO 4 7H 2 O) qancha massasi va qancha suv olish kerak. 1,1 g/ml ga teng bo'lgan eritmaning zichligini oling.

Tayyorlanadigan eritmaning massasi:

m eritma = V eritma ∙ r eritma = 3000 ml ∙ 1,1 g/ml = 3300 g.

Ushbu eritmadagi sof temir (II) sulfatning massasi:

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

Suvsiz FeSO 4 ning bir xil massasi eritma tayyorlash uchun olinishi kerak bo'lgan kristall gidrat miqdorida bo'lishi kerak. Molyar massalarni taqqoslashdan M (FeSO 4 7H 2 O) \u003d 278 g / mol va M (FeSO 4) \u003d 152 g / mol,

nisbatni olamiz:

278 g FeSO 4 7H 2 O tarkibida 152 g FeSO 4 mavjud;

x g FeSO 4 7H 2 O tarkibida 330 g FeSO 4 mavjud;

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

m suv \u003d m eritma - m temir sulfat \u003d 3300 g - 603,6 g \u003d 2696,4 g.

Chunki suvning zichligi 1 g / ml, keyin eritma tayyorlash uchun olinishi kerak bo'lgan suv hajmi: V suv \u003d m suv: r suv \u003d 2696,4 g: 1 g / ml \u003d 2696,4 ml.

5.7-misol 15% li Na 2 SO 4 eritmasini olish uchun Glauber tuzining (Na 2 SO 4 10H 2 O) qanday massasini 500 ml 10 % li natriy sulfat eritmasida (eritma zichligi 1,1 g/ml) eritish kerak?

X gramm Glauber tuzi Na 2 SO 4 10H 2 O kerak bo'lsin.U holda olingan eritmaning massasi:

m 15% eritma = m asl (10%) eritma + m Glauber tuzi = 550 + x (g);

m boshlang'ich (10%) eritma = V 10% eritma × r 10% eritma = 500 ml × 1,1 g / ml = 550 g;

m (Na 2 SO 4) asl (10%) eritmada \u003d m 10% eritma a w (Na 2 SO 4) \u003d 550 g 0,1 \u003d 55 g.

x gramm Na 2 SO 4 10H 2 O tarkibidagi sof Na 2 SO 4 ning massasini x orqali ifodalang.

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

322 g Na 2 SO 4 10H 2 O tarkibida 142 g suvsiz Na 2 SO 4 mavjud;

x g Na 2 SO 4 10H 2 O tarkibida m g suvsiz Na 2 SO 4 mavjud.

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

Olingan eritmadagi natriy sulfatning umumiy massasi quyidagilarga teng bo'ladi:

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

Olingan yechimda: = 0,15

, bu erdan x = 94,5 g.

Vazifa raqami 6

6-jadval - 6-sonli vazifani bajarish shartlari

variant raqami	Shart matni
	5 g Na 2 SO 4 × 10H 2 O suvda eritildi va hosil bo'lgan eritmaning hajmi suv bilan 500 ml ga keltirildi. Ushbu eritmadagi Na 2 SO 4 ning massa ulushini (r = 1 g/ml) va Na + va SO 4 2- ionlarining molyar konsentrasiyalarini hisoblang.
	Aralashtirilgan eritmalar: 100 ml 0,05M Cr 2 (SO 4) 3 va 100 ml 0,02 M Na 2 SO 4. Olingan eritmadagi Cr 3+, Na + va SO 4 2- ionlarining molyar konsentrasiyalarini hisoblang.
	1,2 g/ml zichlikdagi 2 litr 30 % li eritma tayyorlash uchun qanday hajmdagi suv va 98 % li eritma (zichligi 1,84 g/ml) sulfat kislota olish kerak?
	50 g Na 2 CO 3 × 10H 2 O 400 ml suvda eritildi.Na + va CO 3 2- ionlarining molyar konsentratsiyasi va Na 2 CO 3 ning massa ulushi qanday bo'ladi (r = 1,1). g / ml)?
	Aralashtirilgan eritmalar: 150 ml 0,05 M Al 2 (SO 4) 3 va 100 ml 0,01 M NiSO 4. Olingan eritmadagi Al 3+, Ni 2+, SO 4 2- ionlarining molyar konsentrasiyalarini hisoblang.
	500 ml 4 M eritma (zichligi 1,1 g/ml) tayyorlash uchun qanday hajmdagi suv va 60% li eritma (zichligi 1,4 g/ml) nitrat kislota kerak bo‘ladi?
	1,05 g/ml zichlikdagi mis sulfatning 5% li 500 ml eritmasini tayyorlash uchun qanday massa mis sulfat (CuSO 4 × 5H 2 O) kerak?
	Kolbaga 1 ml 36% li eritmasi (r = 1,2 g/ml) HCl va 10 ml 0,5 M ZnCl 2 eritmasidan solingan. Olingan eritmaning hajmi suv bilan 50 ml ga keltirildi. Hosil bo`lgan eritmada H + , Zn 2+ , Cl - ionlarining molyar konsentrasiyalari qanday?
	Agar bu eritmadagi sulfat ionlarining molyar konsentratsiyasi 0,06 mol/l ekanligi ma’lum bo’lsa, eritmadagi (r » 1 g/ml) Cr 2 (SO 4) 3 ning massa ulushi nechaga teng?
	2 litr 10% li NaOH eritmasidan (r= 1,1 g/ml) tayyorlash uchun qanday hajmdagi suv va 10 M eritma (r=1,45 g/ml) natriy gidroksid kerak bo’ladi?
	10 l 10% li temir (II) sulfat eritmasidan (eritma zichligi 1,2 g/ml) suvni bug‘lantirish orqali necha gramm temir sulfat FeSO 4 × 7H 2 O ni olish mumkin?
	Aralashtirilgan eritmalar: 100 ml 0,1 M Cr 2 (SO 4) 3 va 50 ml 0,2 M CuSO 4. Olingan eritmadagi Cr 3+, Cu 2+, SO 4 2- ionlarining molyar konsentrasiyalarini hisoblang.

6-jadval davom etdi

variant raqami	Shart matni
	Zichligi 1,05 g / ml bo'lgan H 3 PO 4 ning 5% li eritmasidan 1 m 3 ni tayyorlash uchun qanday hajmdagi suv va 1,35 g / ml zichlikdagi 40% fosfor kislotasi eritmasi kerak bo'ladi?
	16,1 g Na 2 SO 4 × 10H 2 O suvda eritildi va hosil bo'lgan eritmaning hajmi suv bilan 250 ml ga keltirildi. Olingan eritmadagi Na 2 SO 4 ning massa ulushini va molyar konsentratsiyasini hisoblang (eritmaning zichligini 1 g/ml deb hisoblang).
	Aralash eritmalar: 150 ml 0,05 M Fe 2 (SO 4) 3 va 100 ml 0,1 M MgSO 4. Olingan eritmadagi Fe 3+, Mg 2+, SO 4 2– ionlarining molyar konsentrasiyalarini hisoblang.
	1,05 g/ml zichlikdagi 500 ml 10 % li eritma tayyorlash uchun qanday hajmdagi suv va 36 % li xlorid kislota (zichligi 1,2 g/ml) kerak?
	20 g Al 2 (SO 4) 3 × 18H 2 O 200 ml suvda eritildi.Olingan eritmadagi erigan moddaning massa ulushi qancha, zichligi 1,1 g/ml? Bu eritmadagi Al 3+ va SO 4 2- ionlarining molyar konsentrasiyalarini hisoblang.
	Aralashtirilgan eritmalar: 100 ml 0,05 M Al 2 (SO 4) 3 va 150 ml 0,01 M Fe 2 (SO 4) 3. Olingan eritmadagi Fe 3+, Al 3+ va SO 4 2– ionlarining molyar konsentrasiyalarini hisoblang.
	Kislotalarning massa ulushi 7% bo'lgan 0,5 l osh sirkasini tayyorlash uchun qanday hajmdagi suv va sirka kislotasining 80% eritmasi (zichligi 1,07 g/ml) kerak bo'ladi? 1 g / ml ga teng stol sirkasi zichligini oling.
	Temir sulfatning 100 ml 3% li eritmasini tayyorlash uchun qanday massa temir sulfat (FeSO 4 × 7H 2 O) kerak? Eritmaning zichligi 1 g/ml.
	Kolbaga 2 ml 36% li HCl eritmasidan (zichligi 1,2 g/sm 3) va 20 ml 0,3 M CuCl 2 eritmasidan solingan. Olingan eritmaning hajmi suv bilan 200 ml ga keltirildi. Olingan eritmadagi H +, Cu 2+ va Cl - ionlarining molyar konsentrasiyalarini hisoblang.
	Sulfat ionlarining molyar konsentratsiyasi 0,6 mol/l bo`lgan eritmadagi Al 2 (SO 4) 3 ning foiz konsentratsiyasi necha foizga teng. Eritmaning zichligi 1,05 g/ml.
	Zichligi 1,1 g/ml bo‘lgan 500 ml 10% li KOH eritmasini tayyorlash uchun qanday hajmdagi suv va 10 M KOH eritmasi (eritma zichligi 1,4 g/ml) kerak bo‘ladi?
	Zichligi 1,1 g/ml bo'lgan 15 litr 8% li mis sulfat eritmasidan suvni bug'lash orqali necha gramm mis sulfat CuSO 4 × 5H 2 O olish mumkin?
	Aralashtirilgan eritmalar: 200 ml 0,025 M Fe 2 (SO 4) 3 va 50 ml 0,05 M FeCl 3. Olingan eritmadagi Fe 3+, Cl -, SO 4 2- ionlarining molyar konsentratsiyasini hisoblang.
	H 3 PO 4 ning 10% li eritmasidan 0,25 m 3 (zichligi 1,1 g/ml) tayyorlash uchun qanday hajmdagi suv va H 3 PO 4 ning 70 % li eritmasi (zichligi 1,6 g/ml) kerak bo‘ladi?
	6 g Al 2 (SO 4) 3 × 18H 2 O 100 ml suvda eritildi Al 2 (SO 4) 3 ning massa ulushini va Al 3+ va SO 4 2- ionlarining molyar konsentrasiyalarini hisoblang. zichligi 1 g / ml bo'lgan eritma hosil bo'ladi
	Aralashtirilgan eritmalar: 50 ml 0,1 M Cr 2 (SO 4) 3 va 200 ml 0,02 M Cr(NO 3) 3. Olingan eritmadagi Cr 3+, NO 3 -, SO 4 2- ionlarining molyar konsentrasiyalarini hisoblang.
	Zichligi 1,05 g/ml bo‘lgan 1 litr 8% li eritma tayyorlash uchun perxlorid kislotaning 50% li eritmasi (zichligi 1,4 g/ml) va suvning qancha hajmlari kerak?
	5% li natriy sulfat eritmasini olish uchun 200 ml suvda necha gramm Glauber tuzi Na 2 SO 4 × 10H 2 O eritilishi kerak?
	Kolbaga 1 ml 80% li H 2 SO 4 eritmasi (eritma zichligi 1,7 g/ml) va 5000 mg Cr 2 (SO 4) 3 solingan. Aralash suvda eritiladi; eritmaning hajmi 250 ml ga yetkazildi. Olingan eritmadagi H +, Cr 3+ va SO 4 2- ionlarining molyar konsentrasiyalarini hisoblang.

6-jadval davom etdi

KIMYOVIY MUVOZANAT

Barcha kimyoviy reaktsiyalarni 2 guruhga bo'lish mumkin: qaytarilmas reaktsiyalar, ya'ni. reaksiyaga kirishuvchi moddalardan kamida bittasi toʻliq isteʼmol qilinmaguncha davom etuvchi reaksiyalar va reaksiyaga kirishuvchi moddalarning hech biri toʻliq isteʼmol qilinmagan teskari reaksiyalar. Buning sababi, teskari reaktsiya ham oldinga, ham teskari yo'nalishda davom etishi mumkin. Qaytariladigan reaksiyaning klassik namunasi ammiakning azot va vodoroddan sintezidir:

N 2 + 3 H 2 ⇆ 2 NH 3.

Reaksiya boshlanishida tizimdagi dastlabki moddalarning kontsentratsiyasi maksimal bo'ladi; hozirgi vaqtda to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya tezligi ham maksimaldir. Reaksiyaning boshida tizimda hali ham reaktsiya mahsulotlari mavjud emas (bu misolda ammiak), shuning uchun teskari reaktsiya tezligi nolga teng. Reaktivlar bir-biri bilan o'zaro ta'sirlashganda, ularning konsentratsiyasi kamayadi, shuning uchun to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya tezligi ham kamayadi. Reaktsiya mahsulotining kontsentratsiyasi asta-sekin o'sib boradi, shuning uchun teskari reaktsiya tezligi ham oshadi. Bir muncha vaqt o'tgach, oldinga reaktsiya tezligi teskari reaktsiya tezligiga teng bo'ladi. Tizimning bu holati deyiladi kimyoviy muvozanat holati. Kimyoviy muvozanat holatida bo'lgan tizimdagi moddalarning konsentratsiyasi deyiladi muvozanat konsentratsiyalari. Kimyoviy muvozanat holatidagi tizimning miqdoriy xarakteristikasi muvozanat konstantasi.

Har qanday qaytariladigan reaksiya uchun a A + b B+ ... ⇆ p P + q Q + … kimyoviy muvozanat konstantasi (K) ifodasi kasr sifatida yoziladi, uning numeratorida reaksiya mahsulotlarining muvozanat konsentrasiyalari joylashgan. , va maxrajda boshlang'ich moddalarning muvozanat konsentratsiyasi mavjud, bundan tashqari, har bir moddaning konsentratsiyasi reaktsiya tenglamasida stexiometrik koeffitsientga teng kuchga ko'tarilishi kerak.

Masalan, reaksiya uchun N 2 + 3 H 2 ⇆ 2 NH 3.

Shuni yodda tutish kerak muvozanat konstantasining ifodasi faqat gazsimon moddalar yoki erigan holatda bo'lgan moddalarning muvozanat konsentratsiyasini o'z ichiga oladi. . Qattiq jismning konsentratsiyasi doimiy deb hisoblanadi va muvozanat doimiy ifodasiga yozilmaydi.

CO 2 (gaz) + C (qattiq) ⇆ 2CO (gaz)

CH 3 COOH (eritma) ⇆ CH 3 COO - (eritma) + H + (eritma)

Ba 3 (PO 4) 2 (qattiq) ⇆ 3 Ba 2+ (toʻyingan eritma) + 2 PO 4 3– (toʻyingan eritma) K \u003d C 3 (Ba 2+) C 2 (PO 4 3–)

Muvozanat tizimining parametrlarini hisoblash bilan bog'liq ikkita eng muhim muammolar mavjud:

1) boshlang'ich moddalarning dastlabki kontsentratsiyasi ma'lum; masala shartidan muvozanatga erishilgan vaqtgacha reaksiyaga kirishgan (yoki hosil bo'lgan) moddalarning konsentrasiyalarini topish mumkin; masalada barcha moddalarning muvozanat konsentrasiyalarini va muvozanat konstantasining son qiymatini hisoblash talab etiladi;

2) boshlang'ich moddalarning dastlabki konsentratsiyalari va muvozanat konstantasi ma'lum. Shartda reaksiyaga kirishgan yoki hosil bo'lgan moddalar kontsentratsiyasi to'g'risidagi ma'lumotlar mavjud emas. Reaksiyaning barcha ishtirokchilarining muvozanat kontsentratsiyasini hisoblash talab qilinadi.

Bunday muammolarni hal qilish uchun muvozanat konsentratsiyasi har qanday ekanligini tushunish kerak boshlang'ich Reaksiyaga tushgan moddaning konsentratsiyasini dastlabki konsentratsiyadan ayirish orqali moddalarni topish mumkin:

C muvozanati \u003d C boshlang'ich - reaksiyaga kirgan moddaning C.

Muvozanat kontsentratsiyasi reaksiya mahsuloti muvozanat vaqtida hosil bo'lgan mahsulot konsentratsiyasiga teng:

Olingan mahsulotning C muvozanati \u003d C.

Shunday qilib, muvozanat tizimining parametrlarini hisoblash uchun muvozanatga erishilgan vaqtgacha boshlang'ich moddaning qancha reaksiyaga kirishganini va reaksiya mahsulotining qancha qismini hosil bo'lganligini aniqlash juda muhimdir. Reaksiyaga kirishgan va hosil bo'lgan moddalarning miqdorini (yoki konsentratsiyasini) aniqlash uchun reaksiya tenglamasi bo'yicha stoxiometrik hisoblar amalga oshiriladi.

6.1-misol N 2 + 3H 2 ⇆ 2 NH 3 muvozanat sistemasidagi azot va vodorodning dastlabki konsentrasiyalari mos ravishda 3 mol/l va 4 mol/l ni tashkil qiladi. Kimyoviy muvozanatga erishilganda, vodorodning dastlabki miqdoridan 70% tizimda qoldi. Bu reaksiyaning muvozanat konstantasini aniqlang.

Muammoning shartlaridan kelib chiqadiki, muvozanatga erishilganda vodorodning 30% reaksiyaga kirishgan (1-toifa muammo):

4 mol/l H 2 - 100%

x mol / l H 2 - 30%

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

Reaktsiya tenglamasidan ko'rinib turibdiki, azot vodoroddan 3 marta kamroq reaksiyaga kirishishi kerak edi, ya'ni. Proreakt bilan. (N 2) \u003d 1,2 mol / l: 3 \u003d 0,4 mol / l. Ammiak azotga nisbatan 2 marta ko'proq hosil bo'ladi:

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

Reaksiyaning barcha ishtirokchilarining muvozanat konsentratsiyasi quyidagicha bo'ladi:

Teng (H 2) \u003d C boshlang'ich. (H 2) - C proreakt. (H 2) \u003d 4 mol / l - 1,2 mol / l \u003d 2,8 mol / l;

Teng (N 2) \u003d C iltimos. (N 2) – C proreakt. (N 2) \u003d 3 mol / l - 0,4 mol / l \u003d 2,6 mol / l;

Teng (NH 3) = C tasvirlari. (NH 3) \u003d 0,8 mol / l.

Muvozanat doimiysi = .

6.2-misol H 2 va I 2 ning dastlabki konsentrasiyalari mos ravishda 5 mol/l va 3 mol/l ekanligi maʼlum boʻlsa, H 2 + I 2 ⇆ 2 HI sistemasidagi vodorod, yod va vodorod yodning muvozanat konsentrasiyalarini hisoblang. muvozanat konstantasi esa 1 ga teng.

Shuni ta'kidlash kerakki, ushbu muammoning (2-toifa topshirig'i) shartida reaksiyaga kirishgan boshlang'ich moddalar va hosil bo'lgan mahsulotlarning konsentratsiyasi haqida hech narsa aytilmaydi. Shuning uchun bunday masalalarni yechishda ba'zi reaksiyaga kirishgan moddalarning konsentratsiyasi odatda x sifatida qabul qilinadi.

Muvozanatga erishilgan vaqtgacha x mol/l H 2 reaksiyaga kirishsin. Keyin reaksiya tenglamasidan kelib chiqqan holda x mol/l I 2 reaksiyaga kirishishi va 2x mol/l HI hosil bo'lishi kerak. Reaksiyaning barcha ishtirokchilarining muvozanat konsentratsiyasi quyidagicha bo'ladi:

Teng (H 2) \u003d C iltimos. (H 2) - C proreakt. (H 2) \u003d (5 - x) mol / l;

Teng (I 2) = C iltimos. (I 2) - C proreakt. (I 2) \u003d (3 - x) mol / l;

Teng (HI) = C tasvirlari. (HI) = 2x mol/l.

4x2 = 15 - 8x + x2

3x2 + 8x - 15 = 0

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

Faqat ijobiy ildiz x = 1.27 jismoniy ma'noga ega.

Shuning uchun C teng. (H 2) \u003d (5 - x) mol / l \u003d 5 - 1,27 \u003d 3,73 mol / l;

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

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

Vazifa raqami 7

7-jadval - 7-sonli vazifani bajarish shartlari

7-jadval davom etdi

Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari tenglamalarini tuzishda quyidagi ikkita muhim qoidaga rioya qilish kerak:

1-qoida: Har qanday ionli tenglamada zaryadning saqlanishi kuzatilishi kerak. Bu tenglamaning chap tomonidagi ("chap") barcha zaryadlarning yig'indisi tenglamaning o'ng tomonidagi ("o'ng") barcha zaryadlarning yig'indisiga mos kelishi kerakligini anglatadi. Bu qoida har qanday ionli tenglamaga, ham toʻliq reaksiyalar, ham yarim reaksiyalar uchun amal qiladi.

Zaryadlar chapdan o'ngga

2-qoida: Oksidlanish yarim reaksiyasida yo‘qolgan elektronlar soni qaytarilish yarim reaksiyasida olingan elektronlar soniga teng bo‘lishi kerak. Misol uchun, ushbu bo'limning boshida keltirilgan birinchi misolda (temir va gidratli mis ionlari o'rtasidagi reaktsiya) oksidlanish yarim reaksiyasida yo'qolgan elektronlar soni ikkitadir:

Shunday qilib, qaytarilish yarim reaksiyasida olingan elektronlar soni ham ikkitaga teng bo'lishi kerak:

Ikki yarim reaksiya tenglamalaridan toʻliq oksidlanish-qaytarilish reaksiya tenglamasini olish uchun quyidagi protseduradan foydalanish mumkin:

1. Ikki yarim reaksiyaning har birining tenglamalari alohida-alohida muvozanatlanadi va yuqoridagi 1-qoidani bajarish uchun har bir tenglamaning chap yoki o'ng tomoniga tegishli elektronlar soni qo'shiladi.

2. Har ikkala yarim reaksiya tenglamalari bir-biriga nisbatan muvozanatlangan bo‘lib, 2-qoida talab qilinganidek, bir reaksiyada yo‘qolgan elektronlar soni ikkinchi yarim reaksiyada olingan elektronlar soniga teng bo‘ladi.

3. Oksidlanish-qaytarilish reaksiyasining to‘liq tenglamasini olish uchun ikkala yarim reaksiyaning tenglamalari yig‘iladi. Masalan, yuqoridagi ikki yarim reaksiya tenglamalarini yig'ish va hosil bo'lgan tenglamaning chap va o'ng tomonlarini olib tashlash.

elektronlar soni teng, biz topamiz

Quyida keltirilgan yarim reaksiyalar tenglamalarini muvozanatlashtiramiz va kaliyning kislotali eritmasi yordamida istalgan temir tuzining suvli eritmasining temir tuziga oksidlanishining oksidlanish-qaytarilish reaksiyasi tenglamasini tuzamiz.

Bosqich 1. Birinchidan, ikkita yarim reaksiyaning har birining tenglamasini alohida-alohida muvozanatlashtiramiz. (5) tenglama uchun bizda mavjud

Ushbu tenglamaning ikkala tomonini muvozanatlash uchun siz uning chap tomoniga beshta elektron qo'shishingiz yoki o'ng tomondan bir xil miqdordagi elektronni ayirishingiz kerak. Shundan so'ng biz olamiz

Bu bizga quyidagi muvozanatli tenglamani yozish imkonini beradi:

Elektronlarni tenglamaning chap tomoniga qo'shish kerak bo'lganligi sababli, u qisqarish yarim reaktsiyasini tasvirlaydi.

(6) tenglama uchun biz yozishimiz mumkin

Ushbu tenglamani muvozanatlash uchun uning o'ng tomoniga bitta elektron qo'shishingiz mumkin. Keyin