Calculs stoichiométriques

Quels sont les calculs stoichiométriques?

Les Calculs stoichiométriques Ce sont ceux qui sont effectués en fonction des relations de masse des éléments ou des composés impliqués dans une réaction chimique.

La première étape pour les effectuer consiste à équilibrer la réaction chimique d'intérêt. De même, les formules correctes des composés impliqués dans le processus chimique doivent être connus.

Les calculs stoechiométriques sont basés sur l'application d'un ensemble de lois, parmi lesquels sont les suivants: la loi sur la conservation de masse; la loi des proportions définies ou de la composition constante; Et enfin, la loi de plusieurs proportions.

La loi de conservation de la masse déclare que, dans une réaction chimique, la somme des masses des substances réagissantes est égale à la somme des masses des produits. Dans une réaction chimique, la masse totale reste constante.

La loi des proportions définies ou de la composition constante indique que vous montrez différent de tout composé pur a les mêmes éléments dans les mêmes proportions de masse. Par exemple, l'eau pure est la même quelle que soit sa source, ou quel continent (ou planète).

Et la troisième loi, celle de plusieurs proportions, indique que lorsque deux éléments A et B forment plus d'un composé, la proportion de la masse de l'élément B est combinée à une masse donnée de l'élément A, dans chacun des composés, peut être exprimé en termes de petits nombres entiers. C'est-à-dire pour un_nB_m n et m Ce sont des nombres entiers.

Quels sont les calculs stoechiométriques et leurs étapes?

Ce sont des calculs conçus pour résoudre les différentes questions qui peuvent survenir lorsqu'une réaction chimique est étudiée. Pour cela, la connaissance des processus chimiques et des lois qui les gouvernent doit être possédé.

Avec l'utilisation de calcul stoechiométrique, par exemple, à partir de la masse d'une substance réagissante, la masse inconnue d'un autre réactif peut être obtenue. Vous pouvez également connaître la composition en pourcentage des éléments chimiques présents dans un composé et à partir de celui-ci, obtenir la formule empirique du composé.

Par conséquent, la connaissance de la formule empirique ou minimale d'un composé permet d'établir sa formule moléculaire.

De plus, le calcul stoechiométrique permet de savoir dans une réaction chimique quel est le réactif limitant, ou s'il y a un réactif excédentaire, ainsi que la masse de cela.

Étapes

Les étapes dépendront du type de problème soulevé, ainsi que de sa complexité.

Deux situations communes sont:

• Deux éléments réagissent pour provoquer un composé et seule la masse de l'un des éléments de réaction est connu.
• Il est souhaité connaître la masse inconnue du deuxième élément, ainsi que la masse du composé résultant de la réaction.

En général, dans la résolution de ces exercices, l'ordre des étapes suivant doit être suivi:

• Établir l'équation de réaction chimique.
• Équilibrer l'équation.
• La troisième étape est, en utilisant les poids atomiques des éléments et coefficients stoechiométriques, en obtenant la proportion des masses des éléments réagissants.
• Ensuite, en utilisant la loi des proportions définies, une fois que la masse d'un élément de réaction est connue et la proportion avec laquelle il réagit avec le deuxième élément, pour connaître la masse du deuxième élément.
• Et la cinquième et dernière étape, si les masses des éléments de réaction sont connues, sa somme vous permet de calculer la masse du composé produit dans la réaction. Dans ce cas, ces informations sont obtenues sur la base de la loi sur la conservation de masse.

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Exercices résolus

-Exercice 1

Quel est le réactif excédentaire lorsque 15 g de mg avec 15 g de s sont réagis pour former des MG? Et combien de grammes de MG se produiront dans la réaction?

Données:

-Mg et s = 15 g masse

-Poids atomique de Mg = 24,3 g / mol.

-Poids atomique de S = 32,06 g / mol.

Étape 1: Équation de réaction

Mg + s => mgs (il est déjà équilibré)

Étape 2: établissement de la proportion dans laquelle le Mg et les S sont combinés pour produire le MGS

Pour simplifier, vous pouvez autour du poids atomique du Mg à 24 g / mol et le poids atomique de S à 32 g / mol. Ensuite, la proportion dans laquelle les S et les Mg sont combinés seront 32:24, divisant les 2 termes par 8, la proportion est réduite à 4: 3.

En réciproque, la proportion dans laquelle le Mg est combinée avec le S est égal à 3: 4 (mg / s)

Étape 3: Discussion et calcul de l'excès de réactif et de sa masse

La masse de Mg et S est de 15 g pour les deux, mais la proportion dans laquelle le Mg et le S réagissent est 3: 4 et n ° 1: 1. Ensuite, il peut être déduit que l'excès de réactif est le Mg, car il est en moindre proportion par rapport au S.

Cette conclusion peut être mise à l'épreuve en calculant la masse de Mg qui réagit avec 15 g de S.

g de mg = 15 g de s x (3 g de mg) / mol) / (4 g de s / mol)

11,25 g de mg

Masse Mg Superant = 15 g - 11,25 g

3,75 g.

Étape 4: Masse MGS s'est formée dans la réaction basée sur la loi de la conservation de masse

Mgs masse = mg masse + masse de s

11,25 g + 15 g.

26, 25 g

Un exercice à des fins didactiques pourrait être fait comme suit:

Calculez les grammes de S qui réagissent avec 15 g de mg, en utilisant dans ce cas une proportion de 4: 3.

g de s = 15 g de mg x (4 g de s / mol) / (3 g de mg / mol)

20 g

Si la situation était présentée dans ce cas, on pourrait voir que les 15 g de S n'atteindraient pas pour réagir complètement avec les 15 g de Mg, manquant 5 g. Cela confirme que l'excès de réactif est le Mg et le S est le réactif limitant dans la formation de MG, lorsque les deux éléments réactifs ont la même masse.

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-Exercice 2

Calculez la masse de chlorure de sodium (NaCl) et les impuretés dans 52 g de NaCl avec un pourcentage de pureté de 97,5%.

Données:

-Exemple de masse: 52 g de NaCl

-Pourcentage de pureté = 97,5%.

Étape 1: Calcul de la masse pure de NaCl

Masse NaCl = 52 g x 97,5% / 100%

50,7 g

Étape 2: Calcul de la masse des impuretés

% d'impuretés = 100% - 97,5%

2,5%

Masse d'impuretés = 52 g x 2,5% / 100%

1,3 g

Par conséquent, sur les 52 g de sel, 50,7 g sont des cristaux de NaCl purs et 1,3 g d'impuretés (comme les autres ions ou la matière organique).

-Exercice 3

Quelle masse d'oxygène (O) est dans 40 g d'acide nitrique (HNO₃), sachant que son poids moléculaire est de 63 g / mol et le poids atomique de l'O est 16 g / mol?

Données:

-Masse HNO₃ = 40 g

-Poids atomique de O = 16 g / mol.

-Poids moléculaire du HNO₃

Étape 1: Calculez le nombre de moles de HNO₃ présent dans une masse de 40 g d'acide

Moles de HNO₃ = 40 g de HNO₃ x 1 mol de hno₃/ 63 g de HNO₃

0,635 moles

Étape 2: Calculez le nombre de moles de ou présent

La formule HNO₃ Indique qu'il y a 3 moles de ou pour chaque mol de HNO_3.

Moles d'O = 0,635 moles de HNO₃ X 3 moles d'O / mol de HNO₃

1 905 moles de o

Étape 3: Calcul de la masse ou présente dans 40 g de HNO₃

G de o = 1 905 moles d'O x 16 g de o / mol de o

30,48 g

C'est-à-dire celui du 40g de HNO₃, 30,48g sont exclusivement dus au poids des moles d'atomes d'oxygène. Cette grande proportion d'oxygène est typique des oxoanions ou de leurs sels tertiaires (nano₃, par exemple).

-Exercice 4

Combien de grammes de chlorure de potassium (KCL) sont produits en décomposant 20 g de chlorate de potassium (KCLO₃)?, Sachant que le poids moléculaire du KCl est de 74,6 g / mol et le poids moléculaire du KCLO₃ est 122,6 g / mol

Données:

-Masse de kclo₃ = 20 g

-Poids moléculaire de KCl = 74,6 g / mol

-Poids moléculaire kclo₃ = 122,6 g / mol

Étape 1: Équation de réaction

2kclo₃ => 2kcl + 3o₂

Étape 2: Calcul de masse de KCLO₃

G de Kclo₃ = 2 moles x 122,6 g / mol

245,2 g

Étape 3: Calcul de masse KCL

g de kCl = 2 moles x 74,6 g / mol

149.2 g

Étape 4: Calcul de la masse KCl produite par décomposition

245 g de kclo₃ Ils sont produits par décomposition 149, 2 g de KCL. Ainsi, cette proportion (coefficient stoechiométrique) peut être utilisée pour trouver la masse KCl qui se produit à partir de 20 g de KCLO₃:

G de KCL = 20 g de Kclo₃ x 149 g de KCL / 245,2 g de KCLO₃

12,17 g

Notez comment la relation de masse de l'O₂ À l'intérieur du kclo₃. Du 20g de Kclo₃, Un peu moins de la moitié est dû à l'oxygène qui fait partie du chlorate d'oxoanion.

-Exercice 5

Trouvez la composition en pourcentage des substances suivantes: a) dopa, c₉H_onzeNON₄ et b) vainillina, c₈H₈SOIT₃.

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a) dopa

Étape 1: Trouvez le poids moléculaire de DPA C₉H_onzeNON₄

Pour cela, le poids atomique des éléments présents dans le composé de moles représentés par leurs indices est initialement multiplié. Pour trouver le poids moléculaire, les grammes apportés par les différents éléments sont ajoutés.

Carbone (c): 12 g / mol x 9 mol = 108 g

Hydrogène (h): 1 g / mol x 11 mol = 11 g

Azote (n): 14 g / mol x 1 mol = 14 g

Oxygène (O): 16 g / mol x 4 mol = 64 g

Poids moléculaire de DOP = (108 g + 11 g + 14g + 64 g)

197 g

Étape 2: Trouvez la composition en pourcentage des éléments présents dans la DOPA

Pour ce faire, son poids moléculaire (197 g) est pris à 100%.

% de c = 108 g / 197g x 100%

54,82%

% de H = 11 g / 197g x 100%

5,6%

% de n = 14 g / 197 g x 100%

7,10%

% d'O = 64 g / 197 g

32,48%

b) Vainillina

Partie 1: Calcul du poids moléculaire de la vanilline C₈H₈SOIT₃

Pour ce faire, le poids atomique de chaque élément est multiplié par le nombre de leurs moles présents, ajoutant la masse que les différents éléments fournissent

C: 12 g / mol x 8 mol = 96 g

H: 1 g / mol x 8 mol = 8 g

O: 16 g / mol x 3 mol = 48 g

Poids moléculaire = 96 g + 8 g + 48 g

152 g

Partie 2: Trouvez le% des différents éléments présents en Vainillina

On suppose que son poids moléculaire (152 g / mol) représente 100%.

% de C = 96 g / 152 g x 100%

63,15%

% de h = 8 g / 152 g x 100%

5,26%

% d'O = 48 g / 152 g x 100%

31, 58%

-Exercice 6

La composition en pourcentage de masse d'un alcool est la suivante: carbone (c) 60%, hydrogène (h) 13% et oxygène (O) 27%.  Obtenez votre formule minimale ou votre formule empirique.

Données:

Poids atomiques: C 12 g / mol, h 1g / mol et oxygène 16 g / mol.

Étape 1: Calcul du nombre de moles des éléments présents dans l'alcool

On suppose que la masse d'alcool est de 100 g. Par conséquent, la masse du C est de 60 g, la masse de H est de 13 g et la masse d'oxygène est de 27 g.

Calcul du nombre de moles:

Nombre de moles = masse de l'élément / poids élément

moles de c = 60 g / (12 g / mol)

5 moles

moles de h = 13 g / (1 g / mol)

13 moles

moles d'O = 27 g / (16 g / mol)

1,69 moles

Étape 2: Obtention de la formule minimale ou empirique

Pour ce faire, la proportion de nombre entier entre le nombre de moles est trouvée. Cela sert à obtenir le nombre d'atomes des éléments dans la formule minimale. À cette fin, les moles des différents éléments sont divisées entre le nombre de moles de l'élément dans une proportion inférieure.

C = 5 moles / 1,69 moles

C = 2,96

H = 13 moles / 1,69 moles

H = 7,69

O = 1,69 moles / 1,69 moles

O = 1

Coutrant ces chiffres, la formule minimale est: c₃H₈SOIT. Cette formule correspond à celle du propanol, ch₃Ch₂Ch₂Oh. Cependant, cette formule est également le composé ch₃Ch₂Och₃, Éther à éthyle méthylique.