ปริมาณสัมพันธ์ stoichiometry...2 ห วข อ-การเร...
TRANSCRIPT
ปริมาณสัมพนัธ์Stoichiometry
สาขาวชิาเคมี
คณะศิลปศาสตร์และวิทยาศาสตร์
มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกาํแพงแสน
403117 -2551
2
หวัข้อ
- การเรียกช่ือสารประกอบ
- โมล
- สมการเคมี
- ปริมาณสัมพนัธ์ของสารในปฏกิริิยาเคมี
- สารกาํหนดปริมาณ
- ผลผลิตตามทฤษฎี ผลผลิตจริงและผลผลิตร้อยละ
3
1. สารประกอบโควาเลนต์
2. สารประกอบไอออนิก
การเรียกช่ือสารประกอบโควาเลนต์
- เรียกช่ือธาตุตวัแรก ตามด้วยธาตุตวัที่สองและเปล่ียนคาํลง
ท้ายธาตุที่สองเป็น - ide
HF hydrogen fluoride
PCl3 phosphorous trichloride
การเรียกช่ือสารประกอบ
4
การเรียกช่ือสารประกอบโควาเลนต์
NO Nitrogen oxide
NO2 Nitrogen dioxide
N2O Dinitrogen oxide
N2O3
N2O4
N2O5
5
การเรียกช่ือสารประกอบไอออนิก
เรียกช่ือ ไอออนบวกนําหน้าไอออนลบ
การเรียกช่ือไอออนบวก
1. เรียกตามช่ือธาตุถ้ามีเลขออกซเิดชันมากกว่า 1 ค่า ให้ระบุไว้ในวงเล็บด้วยเลขโรมัน
Na+ sodium ion Fe2+ iron (II) ion
Fe3+ iron (III) ion
2. เรียกช่ือตามระบบเดมิ
Fe2+ ferrous ion Mn2+ manganous ion
Fe3+ ferric ion Mn3+ manganic ion
3. เรียกช่ือสามัญ
NH4+ ammonium ion H3O
+ hydronium ion
6
การเรียกช่ือไอออนลบ
1. ไอออนอะตอมเดี่ยวเรียกช่ือธาตุและลงท้ายด้วย ide
F- fluoride ion Se2- selenide ion
Cl– .................... S2- …………….
2. ไอออนลบหลายอะตอม เรียกตามช่ือไอออนที่แตกตวั
จากกรดออกซี
ClO- hypochlorite ClO2- chlorite
ClO3- chlorate ion ClO4
- perchlorate
BO3- borate ion CrO4
2- ……………..
ให้นิสิตค้นเพิ่มเตมิไอออนอ่ืน ๆ
7
ตัวอย่าง
BaCl2 Barium chloride
Zn(NO3)2 Zinc nitrate
NH4Cl
Fe2O3
Na2O
การเรียกช่ือสารประกอบไอออนิก
8
: หน่วยที่ใช้บอกปริมาณสาร (อะตอม, โมเลกุล, ไอออน)
ตัวย่อ “mol”
สารใดๆ 1 โมล มีจาํนวนอนุภาค = 6.02 ×1023 อนุภาค
(Avogadro’s number)
สาร 1 โมลอะตอมมีนํา้หนัก = นํา้หนักอะตอมของธาตุนัน้ (กรัม)
สาร 1 โมลโมเลกุลมีนํา้หนัก = นํา้หนักโมเลกุลของสารนัน้(กรัม)
โมล (Mole)
9
การคาํนวณโมล – กรัม
จาํนวนโมล = นํา้หนักสาร (กรัม)
นํา้หนักอะตอมหรือนํา้หนักโมเลกุล
การคาํนวณเกี่ยวกับโมล
การคาํนวณโมลของแก๊ส
จาํนวนโมลของแก๊ส = ปริมาตรแก๊สที่ STP
22.4 ลิตร (dm3)
(STP = ความดัน 1 atm อุณหภมู ิ273.15 K)
10
ตวัอย่าง จงหาจาํนวนโมลของ nitromethane (CH3NO2) 82.6 g
(นํา้หนักอะตอม : C = 12.0, H = 1.0, O = 16.0, N = 14.0)
จาํนวนโมล = นํา้หนักสาร (g)
นํา้หนักโมเลกุล
นํา้หนักโมเลกุล CH3NO2 = 12.0 + (1.0×3) + 14.0 + (16.0×2)
= 61.0 g /mol
จาํนวนโมล = 82.6 g
61.0 g /mol
= 1.35 โมล
การคาํนวณเกี่ยวกับโมล
11
ตวัอย่าง จงหามวลของแก๊ส cyclopropane (C3H6) ปริมาตร 1.00 L ที่ STP
(นํา้หนักอะตอม : C = 12.0, H = 1.0)
จาํนวนโมลของ C3H6 = ปริมาตรแก๊สที่ STP
22.4 L.mol-1
= 1.00 L 22.4 L.mol-1
= 0.045 mol
การคาํนวณโมลของแก๊ส
12
จาํนวนโมลของแก๊ส = นํา้หนักแก๊ส (g)
นํา้หนักโมเลกุล
นํา้หนักแก๊ส (g) = โมลของแก๊ส × นํา้หนักโมเลกุล
= 0.045 × [(12.0 ×3) + (1.0 × 6)]
= 1.89 g
การคาํนวณโมลของแก๊ส
13
: ใช้เขียนแทนปฏกิิริยาเคมี บอกให้ทราบถงึสารตัง้ต้น(reactants) สารผลติภณัฑ์(products)ในปฏกิริิยา
reactants products
• สมการแบบโมเลกุล - แสดงปฏกิริิยา และสถานะของสาร (s, l, g, aq)
- จาํนวนอะตอมของธาตุทัง้ 2 ด้านต้องเท่ากัน
2H2(g) + O2(g) 2H2O (g)
CH4(g) + 2O2(g) CO2 (g) + 2H2O(g)
∆
∆
สมการเคมี
14
• สมการไอออนิก
- ใช้กับสารประกอบไอออนิก
- เขียนเฉพาะไอออน และโมเลกุลที่จาํเป็นใน
ปฏกิิริยา
Pb(NO3)2(aq) + 2NaI(aq) PbI2(s) + 2NaNO3(aq)∆
สมการเคมี
เม่ืออยู่ในสารละลาย
Pb2+(aq) + 2NO3-(aq) + 2Na+(aq) + 2I-(aq) →
PbI2(s) + 2Na+(aq) + 2NO3-(aq)
สมการสุทธิ Pb2+ (aq) + 2I- (aq) → PbI2(s)
15
แบบฝึกหัด
1. 2NaOH (aq) + MgCl2 (aq) → Mg(OH)2 (s) + 2NaCl(aq)
2. CuSO4 (aq) + BaS (aq) → BaSO4 (s) + CuS (s)
สมการเคมี
16
การดุลสมการอย่างง่าย
1. เร่ิมจากโมเลกุลใหญ่สุด หรือโมเลกุลที่ประกอบด้วย
ธาตุมากสุด
2. ดุลโลหะ
3. ดุลอโลหะ (ยกเว้น H และ O)
4. ดุล H และ O
5. ตรวจจาํนวนทุกธาตุในสมการ
6. ถ้ายังไม่ดุลทาํซํา้ข้อ 2-5 อีกครัง้หน่ึง
การดุลสมการเคมี
17
ตัวอย่าง
Na2O2 + H2O → NaOH + O2
ข้อ 1,2 Na2O2 + H2O → 2 NaOH + O2
ข้อ 3 ไม่ต้องใช้
ข้อ 4 Na2O2 + 2H2O → 2 NaOH + O2
ข้อ 5 H ไม่ดุล
ข้อ 6 2Na2O2 + 2H2O → 4 NaOH + O2
การดุลสมการเคมี
18
จงดุลสมการต่อไปนี ้
1. NH3 + O2 → NO2 + H2O
2. H3PO4 + CaO → Ca3(PO4)2 + H2O
3. NH4NO3 → N2 + H2O + O2
19
สมการที่ดุลแล้ว บอกให้ทราบ → ความสัมพนัธ์เชิงปริมาณ
ของสารที่เก่ียวข้องในปฏกิริิยา
SiCl4(s) + 2H2O(l) → SiO2(s) + 4HCl(g)
โมเลกุล 1 2 1 4
โมล 1 2 1 4
จาํนวนโมเลกุล 6.02×1023 2(6.02×1023) 6.02×1023 4(6.02×1023)
ลิตรที่ STP - - - 4(22.4)
→ ใช้หาปริมาณผลิตภณัฑ์ที่เกดิขึน้
ปริมาณสารสัมพันธ์
20
ตวัอย่าง จากสมการ
Fe(s) + H2O(l) → Fe3O4(s) + H2(g)
ก. จงดุลสมการ
ข. จะเกิด H2 ก่ีโมลเม่ือใช้ Fe 42.7 g ทาํปฏิกิริยากับนํา้มากเกนิพอ
ค. ถ้าใช้ Fe 63.5 g ต้องใช้นํา้ก่ีกรัมเพื่อทาํปฏิกิริยาเป็น Fe3O4
ง. เม่ือเกิดปฏิกิริยาได้ H2 7.36 โมล เกดิFe3O4 ก่ีกรัม
(Fe = 56.0, H = 1.0 , O = 16.0)
การคาํนวณปริมาณสารสัมพันธ์
21
ก. จงดุลสมการ
3 Fe(s) + 4 H2O(l) → Fe3O4(s) + 4 H2(g)
ข. จะเกดิ H2 ก่ีโมลเม่ือใช้ Fe 42.7 g ทาํปฏกิริิยากับนํา้มากเกนิพอ
จาํนวนโมลของ Fe = 42.7/56.0 = 0.76 โมล
จากสมการที่ดุลแล้ว
3 Fe(s) + 4 H2O(l) → Fe3O4(s) + 4 H2(g)
Fe 3 โมล เกดิ H2 4 โมล
Fe 0.76 โมล เกดิ H2
= 1.01 โมล
4×0.763
โมล
22
ค. ถ้าใช้ Fe 63.5 g ต้องใช้นํา้ก่ีกรัมเพื่อทาํปฏกิริิยาเป็น Fe3O4
Fe 3 โมล ทาํปฏกิริิยากับนํา้ 4 โมล
4×1.133
จาํนวนโมล Fe = 63.5/56.0 = 1.13 โมล
Fe 1.13 โมล ทาํปฏิกริิยากับนํา้
= 1.51 โมล
โมล
ใช้นํา้ = 1.51 × [(2×1.0) + 16.0]
= 27.18 กรัม
23
ง. เม่ือเกดิปฏกิริิยาได้ H2 7.36 โมล เกดิ Fe3O4 ก่ีกรัม
เกดิ H2 7.36 โมล เกิด Fe3O4
เกดิ Fe2O3 = 1.4 × 232.0 = 324.8 กรัม
นํา้หนักโมเลกุล Fe3O4 = (56.0×3) +(16.0 × 4) g.mol-1
= 232.0 g.mol-1
= 1.40 โมล
เกิด H2 4 โมล เกิด Fe3O4 1 โมล1×7.36
4โมล
26
สารกาํหนดปริมาณ (Limiting Reactant)
: สารตัง้ต้นตัวที่มีปริมาณน้อยที่สุดที่เป็นตัวกาํหนดว่า
ปฏกิริิยาหน่ึงจะให้ผลิตผลที่มากที่สุดเท่าใด
2H2 + O2 → 2H2O
2 1 เกดิ 2 โมล
ถ้าใช้ 4 1 เกดิ 2
เหลือ 2 0 เกดิ 2
∴ สารกาํหนดปริมาณ คือ O2
สารกาํหนดปริมาณ
28
ตวัอย่าง จากปฏกิริิยา
2H2SO4(aq) + Cu(s) → CuSO4(aq) + SO2(g) + 2H2O(l)
ถ้าใช้ Cu 14.2 g ทาํปฏกิริิยากับ H2SO4 18.0 g สารใด
เป็นสารกาํหนดปริมาณและ จะเกดิ SO2 ก่ีกรัม
(S = 32.0, O = 16.0, H = 1.0, Cu = 63.5 )
สารกาํหนดปริมาณ
จาํนวนโมล Cu = 14.2/63.5 = 0.224 โมล
จาํนวนโมล H2SO4 =18.0
(1.0×2)+32.0+(16.0×4)
= 0.184 โมล
29
จากสมการ
H2SO4 2 โมล เกดิ SO2 1 โมล
H2SO4 0.184 โมล เกดิ SO21×0.184
2โมล
= 0.092 โมลCu 1 โมล เกดิ SO2 1 โมล
1×0.2241
โมล
= 0.224 โมล
Cu 0.224 โมล เกดิ SO2
ดงันัน้ H2SO4 เป็นสารกาํหนดปริมาณ
เกดิ SO2 0.092 โมล = 0.092×[32.0 + (16.0 ×2)] กรัม
= 5.89 กรัม
30
ผลผลิตตามทฤษฎี (Theoretical yield)
: ผลผลิตที่มีมากที่สุด ที่เกดิจากปฏกิริิยาที่สมบูรณ์
ผลผลิตจริง (Experimental yield)
: ผลผลิตที่ได้จากการทดลอง
ผลผลิตร้อยละ (Percent yield) = ผลผลิตจริง
ผลผลิตตามทฤษฎีx 100
ผลผลิตตามทฤษฎี ผลผลิตจริง ผลผลิตร้อยละ
31
ตวัอย่าง จากสมการ
CCl4(l) + 2HF(g) → CCl2F2(l) + 2HCl(g)
ถ้าใช้ CCl4 1.80 โมลทาํปฏกิริิยากับ HF มากเกนิพอ
เกดิ CCl2F2 1.55 โมล จงหาผลผลิตตามทฤษฎี และ
ผลผลิตร้อยละ
(C = 12.0, Cl = 35.5, H = 1.0, F = 19.0)
ผลผลิตตามทฤษฎี ผลผลิตจริง ผลผลิตร้อยละ
32
ผลผลิตตามทฤษฎี ผลผลิตจริง ผลผลิตร้อยละ
ดงันัน้ผลผลิตตามทฤษฎี = 1.80 โมล
จากสมการ
CCl4 1 โมล เกดิ CCl2F2 1 โมล1×1.80
1โมลCCl4 1.80 โมล เกดิ CCl2F2
= 1.80 โมล
33
ผลผลิตร้อยละ = ผลผลิตจริง × 100 ผลผลิตตามทฤษฎี
ผลผลิตตามทฤษฎี ผลผลิตจริง ผลผลิตร้อยละ
ผลผลิตจริงคือ เกดิ CCl2F2 1.55 โมล (จากโจทย์)
ผลผลิตตามทฤษฎีคือ เกดิ CCl2F2 1.80 โมล
1.551.80
× 100ผลผลิตร้อยละ =
= 86.11