主要内容
化学计量学
如何使用平衡反应的摩尔比来计算反应物的量
介绍
饼干和化学有什么共同点?事实证明,它们有很多共同点!平衡的化学方程是反应的配方:它包含所有反应物 (成分)和产物 (饼干) ,以及它们的相对比例。
使用平衡的化学方程来计算反应物和产物的数量被称为 化学计量 。这是一个很高端,大气,上档次的词,但其实它仅代表着使用平衡方程中的比率。在本文中,我们将讨论如何使用摩尔比来计算反应所需的反应物的数量。
平衡反应和摩尔比
化学计量系数是我们用来确保方程平衡的数字。我们可以用化学计量系数来计算比率,这些比率会告诉我们在反应中化学物质的相对比例。你可能会看到这个比率称为摩尔比,化学计量因子,或化学计量比。摩尔比可以作为不同数量之间的换算系数。
解题提示:所有化学计量问题的最终要的一步,也是第一步,就是无论你在解决什么问题时—确保化学方程式是平衡的! 如果方程式不平衡,摩尔比就错了,答案也不会正确。
例如,以下平衡方程的化学计量系数告诉我们 1 摩尔 会和 2 摩尔 反应,形成 2 摩尔 和 1 摩尔 。
如果我们已知反应物 的重量,通过它们系数的比率关系计算出需要多少摩尔的 来与 完全反应:
示例: 用摩尔比计算反应物的质量
对于下面的 不平衡 反应方程,需要多少克 与3.10克 完全反应?
对于这个反应,在代表反应物的左边,我们有1摩尔的 和3摩尔的 。在代表产物的右边,我们有2摩尔的 和2摩尔的 。我们可以使用以下方法来平衡该化学方程式。将 的数量乘以2, 这样方程式左右两边都有2摩尔的 再将 的数量乘以2,这样等式两边都有6 摩尔的 和4摩尔的 这样我们就能得到下面的平衡 化学方程式:
一旦有了平衡方程, 我们可以问自己以下问题:
- 哪些反应物的量是已知的?
- 我们想计算什么?
在本例中,我们知道 的质量是3.10克,并且需要计算出 。在拥有了平衡的化学方程式和清楚地了解我们的目的之后,可以使用以下方法解答化学计量的问题:
步骤1:将已知反应物的数量转换为以摩尔为单位
这道题种我们的以质量是 的质量。我们可以把 的质量转会成其所对应的摩尔数量,通过使用 的分子量。已知 的分子量为98.09 g/mol,我们可以使用以下方法找出 所对应的摩尔数量:
步骤 2:使用摩尔比率找出其他反应物所对应的摩尔数量。
我们先需要计算出 的摩尔量,之后可以利用 和 之间的摩尔比率来找出答案。根据平衡化学方程式,每 1摩尔 的 对应 2摩尔 的NaOH,我们能得出以下的摩尔比:
我们可以使用摩尔比把在步骤1中得到的 的摩尔数转换成 所对应的摩尔数:
请注意,我们有两种方法来表示摩尔比率:
或
每种方法都会给出不同的答案!可是只有一种摩尔比能使 成功消除。这里的重点是总要检查单位 ! 想要了解在什么情况下单位可以被看做数字以方便记录?查看以下视频 关于多方面分析的视频。
步骤3:将摩尔数转换为对应的质。
我们可以将步骤2中得到的 的摩尔数通过分子量转换成 所对应的质量。
在该反应中,我们需要2.53克的 与3.10克的 完全反应。
捷径:我们也可以把三个步骤都合并成一步,但同时需要更加注意单位 。为了把 转化为 , 可以使用以下表达方法:
如果仔细看一下表达式,我们可以将其拆分为上面的步骤1到步骤3。唯一不同的是,我们不是一步步的进行转换,而是把步骤合并起来。