Výpočty z chemickej rovnice

teória

Chemická rovnica ako recept

Chemická rovnica je ako recept v kuchyni. Ukazuje nám:

čo spolu reaguje (ako keď miešaš suroviny),
čo vznikne (ako hotový koláč),
v akom pomere sa to mieša (koľko čoho treba).

Príklad:

2\,\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\,\text{H}_2\text{O}

Rovnica obsahuje stechiometrické koeficienty (čísla pred vzorcami), ktoré určujú mólové pomery medzi látkami. V príklade vyššie 2 moly vodíka reagujú s 1 mólom kyslíka a vzniknú 2 moly vody. Z mólových pomerov potom počítame hmotnosti, objemy aj počty častíc. Túto reakciu si môžeš pozrieť aj naživo v pokuse Zmes vodíka a kyslíka.

krok za krokom

Postup v štyroch krokoch

Krok 1: Vyčíslenie rovnice. Rovnica musí byť vždy vyčíslená, inak sa z nej nedajú čítať pomery.

Krok 2: Určenie látkového množstva. Z údajov v úlohe vypočítame látkové množstvo:

z hmotnosti: $n = \dfrac{m}{M}$
z objemu plynu: $n = \dfrac{V}{V_m}$
z počtu častíc: $n = \dfrac{N}{N_A}$

Krok 3: Použitie mólového pomeru. Zo stechiometrických koeficientov určíme, koľko mólov inej látky vznikne alebo je potrebných. V rovnici $2\,\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\,\text{H}_2\text{O}$ platí pomer $2 : 1 : 2$ . Ak máme 0,5 mol O₂, podľa pomeru (1 mol O₂ → 2 mol H₂O) vznikne 1 mol H₂O.

Krok 4: Výpočet požadovanej veličiny. Najčastejšie počítame hmotnosť $m = n \cdot M$ alebo objem plynu $V = n \cdot V_m$ .

teória

Limitný reaktant a výťažok

Ak reaguje viac látok, zvyčajne je jedna z nich v nedostatku – tá sa nazýva limitný reaktant a určuje, koľko produktu môže vzniknúť. Táto téma má vlastnú lekciu Limitný reaktant.

V praxi nevznikne vždy toľko produktu, koľko predpovedá rovnica. Rozlišujeme:

teoretický výťažok – koľko by malo vzniknúť podľa rovnice,
skutočný výťažok – koľko sa reálne získalo,
percentuálny výťažok:

\eta = \frac{\text{skutočný výťažok}}{\text{teoretický výťažok}} \cdot 100\ \%

Najčastejšie typy príkladov sú: hmotnosť → hmotnosť, hmotnosť → objem plynu, objem → hmotnosť produktu, počet častíc → hmotnosť, limitný reaktant a výťažok reakcie.

vyskúšaj si

Precvičenie

Príklad 1

Koľko gramov vody vznikne spálením 5,0 g vodíka?

Riešenie

Reakcia: $2\,\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\,\text{H}_2\text{O}$

Molárne hmotnosti: $M(\text{H}_2) = 2\ \text{g/mol}$ , $M(\text{H}_2\text{O}) = 18\ \text{g/mol}$
Látkové množstvo vodíka:

n(\text{H}_2) = \frac{m}{M} = \frac{5{,}0}{2} = 2{,}5\ \text{mol}

Mólový pomer: $\text{H}_2 : \text{H}_2\text{O} = 2 : 2 = 1 : 1$ , teda $n(\text{H}_2\text{O}) = 2{,}5\ \text{mol}$
Hmotnosť vody:

m(\text{H}_2\text{O}) = n \cdot M = 2{,}5 \cdot 18 = 45\ \text{g}

Vznikne 45 g vody.

Príklad 2

Pri tepelnom rozklade 10,0 g uhličitanu vápenatého vzniká oxid uhličitý. Aký objem CO₂ (za normálnych podmienok) vznikne?

Riešenie

Reakcia: $\text{CaCO}_3 \rightarrow \text{CaO} + \text{CO}_2$

$M(\text{CaCO}_3) \approx 100\ \text{g/mol}$ , $V_m = 22{,}4\ \text{dm}^3 \cdot \text{mol}^{-1}$
Látkové množstvo:

n(\text{CaCO}_3) = \frac{10{,}0}{100} = 0{,}10\ \text{mol}

Pomer $\text{CaCO}_3 : \text{CO}_2 = 1 : 1$ , teda $n(\text{CO}_2) = 0{,}10\ \text{mol}$
Objem:

V(\text{CO}_2) = n \cdot V_m = 0{,}10 \cdot 22{,}4 = 2{,}24\ \text{dm}^3

Vznikne 2,24 dm³ CO₂.

Príklad 3

Pri reakcii vodíka s chlórom reaguje 6,72 dm³ vodíka (za normálnych podmienok). Koľko gramov chlorovodíka (HCl) vznikne?

Riešenie

Reakcia: $\text{H}_2 + \text{Cl}_2 \rightarrow 2\,\text{HCl}$

Látkové množstvo vodíka:

n(\text{H}_2) = \frac{V}{V_m} = \frac{6{,}72}{22{,}4} = 0{,}30\ \text{mol}

Pomer $\text{H}_2 : \text{HCl} = 1 : 2$ , teda $n(\text{HCl}) = 2 \cdot 0{,}30 = 0{,}60\ \text{mol}$
Molárna hmotnosť: $M(\text{HCl}) = 1 + 35{,}5 = 36{,}5\ \text{g} \cdot \text{mol}^{-1}$
Hmotnosť:

m(\text{HCl}) = n \cdot M = 0{,}60 \cdot 36{,}5 = 21{,}9\ \text{g}

Vznikne približne 21,9 g HCl.

Príklad 4

Redukciou 8,0 g oxidu meďnatého (CuO) vodíkom sa získalo 6,0 g medi. Vypočítaj teoretický výťažok medi a percentuálny výťažok reakcie.

Riešenie

Reakcia: $\text{CuO} + \text{H}_2 \rightarrow \text{Cu} + \text{H}_2\text{O}$

Molárne hmotnosti: $M(\text{CuO}) \approx 79{,}5\ \text{g/mol}$ , $M(\text{Cu}) = 63{,}5\ \text{g/mol}$
Látkové množstvo CuO:

n(\text{CuO}) = \frac{8{,}0}{79{,}5} \approx 0{,}10\ \text{mol}

Pomer $\text{CuO} : \text{Cu} = 1 : 1$ , teda teoreticky vznikne 0,10 mol Cu.
Teoretický výťažok:

m(\text{Cu})_{\text{teoretická}} = n \cdot M \approx 0{,}10 \cdot 63{,}5 \approx 6{,}39\ \text{g}

(Presnejšie $8{,}0 / 79{,}5 = 0{,}1006$ mol, čo dáva 6,39 g.)

Percentuálny výťažok:

\eta = \frac{6{,}0}{6{,}39} \cdot 100\ \% \approx 93{,}9\ \%

Teoreticky by malo vzniknúť 6,39 g Cu, percentuálny výťažok je približne 93,9 %.

Chemická rovnica ako recept

Postup v štyroch krokoch

Limitný reaktant a výťažok

Precvičenie

Príklad 1

Príklad 2

Príklad 3

Príklad 4

Otestuj sa

Kvíz: Výpočty z chemickej rovnice

Chcete tento pokus naživo?