Шешімнің стехиометриясы бойынша талқылау сұрағының мысалы
Стехиометрия - химиялық реакциядағы реактивтер мен өнімдер арасындағы сандық байланысты зерттейтін химия саласы. Ерітінді стехиометриясы ерекшерек, себебі ол еріткіште, әдетте суда жүретін химиялық реакцияларға бағытталған. Бұл мақалада біз бұл тұжырымдаманы жақсырақ түсіну үшін ерітінді стехиометриясына қатысты мысал есептерді талқылаймыз.
Шешімнің стехиометриясының негізгі түсініктері
Мысал сұрақтарға көшпес бұрын, біз түсінуіміз керек кейбір негізгі ұғымдар бар:
1. Молярлық (M): Ерітіндінің концентрациясы молярлықпен өрнектеледі. Молярлық – ерітіндінің бір литріне шаққандағы еріген заттың моль саны (моль/л).
2. Моль: Авогадро санымен (6.022 x 10²³) белгіленген бөлшектері бар зат мөлшерінің бірлігі.
3. Ерітінді көлемі: Әдетте литрмен (л) өлшенеді.
Осы негізгі түсінікпен біз мысалдар мен шешімдерге көшуге дайынбыз.
1-мысал: Ерітінді молярлығын есептеу
Сұрақ:
5 грамм NaCl (натрий хлориді) 250 мл суда ерігенін ескерсек, NaCl ерітіндісінің молярлығы қандай?
Шешімі:
1. NaCl моль санын есептеңіз:
– NaCl молекулалық салмағы (МС): Na (23) + Cl (35.5) = 58.5 г/моль
– Моль саны = Масса / БМ
««
NaCl мольдерінің саны = 5 г / 58.5 г/моль ≈ 0.0855 моль
««
2. Ерітінді көлемін мл-ден л-ге түрлендіріңіз:
««
Ерітінді көлемі = 250 мл = 0.250 л
««
3. Молярлықты (M) есептеңіз:
««
Молярлық (M) = Моль саны / Ерітіндінің көлемі
= 0.0855 моль / 0.250 л
≈ 0.342 М
««
Сонымен, NaCl ерітіндісінің молярлығы 0.342 М құрайды.
2-мысал: Бейтараптандыру реакциясы
Сұрақ:
50 мл 0.1 М NaOH ерітіндісін бейтараптандыру үшін қандай көлемдегі 0.5 М HCl ерітіндісі қажет?
Шешімі:
Болатын реакциялар:
««
HCl + NaOH → NaCl + H₂O
««
Бұл реакция 1:1 қатынасында жүреді.
1. NaOH моль санын есептеңіз:
««
NaOH моль саны = молярлық x көлем
= 0.1 М x 0.050 Л
= 0.005 моль
««
2. Реакция қатынасы 1:1 болғандықтан, HCl моль саны = NaOH моль саны = 0.005 моль.
3. Қажетті HCl ерітіндісінің көлемін есептеңіз:
««
HCl көлемі = Моль саны / Молярлық
= 0.005 моль / 0.5 М
= 0.01 л (немесе 10 мл)
««
Сонымен, 0.5 М HCl ерітіндісінің көлемі 10 мл құрайды.
3-мысал: Қышқылдық-негіздік титрлеу
Сұрақ:
25 мл CH₃COOH (сірке қышқылы) ерітіндісі 0.1 М NaOH ерітіндісімен эквиваленттік нүктеге дейін титрленеді. Эквиваленттік нүктеге жету үшін 30 мл NaOH ерітіндісі қажет. CH₃COOH ерітіндісінің молярлығын есептеңіз.
Шешімі:
Болатын реакциялар:
««
CH₃COOH + NaOH → CH₃COONa + H₂O
««
Бұл реакция да 1:1 қатынасында жүреді.
1. Пайдаланылған NaOH моль санын есептеңіз:
««
NaOH моль саны = молярлық x көлем
= 0.1 М x 0.030 Л
= 0.003 моль
««
2. CH3₃COOH мольдерінің саны реакцияға түскен NaOH мольдерінің санымен бірдей (1:1 қатынасы):
««
CH₃COOH моль саны = 0.003 моль
««
3. CH₃COOH молярлығын есептеңіз:
««
Молярлық (M) = Моль саны / Көлем
= 0.003 моль / 0.025 л
= 0.12 М
««
Сонымен, CH3₃COOH ерітіндісінің молярлығы 0.12 М құрайды.
4-мысал: Ерітіндіні сұйылту
Сұрақ:
100 мл 1 М H₂SO₄ ерітіндісінің концентрациясы 0.25 М болуы үшін оны сұйылту үшін қандай көлемде су қосу керек?
Шешімі:
1. Сұйылтудың формуласын қолданыңыз (M₁V₁ = M₂V₂):
– M₁ = 1 M
– V₁ = 100 мл
– M₂ = 0.25 M
2. V₂ есептеңіз:
««
M₁V₁ = M₂V₂
1 M x 100 мл = 0.25 M x V₂
V₂ = (1 x 100) / 0.25
= 400 мл
««
3. Қосылатын судың көлемін есептеңіз:
««
Қосылған су көлемі = V₂ – V₁
= 400 мл – 100 мл
= 300 мл
««
Сонымен, H₂SO₄ ерітіндісін 1 М-ден 0.25 М-ге дейін сұйылту үшін 300 мл су қосу қажет.
5-мысал сұрақ: Жауын-шашын реакциясы
Сұрақ:
100 мл 0.1 М AgNO₃ ерітіндісін 100 мл 0.1 М NaCl ерітіндісімен араластырғанда неше грамм AgCl тұнбасы түзіледі?
Шешімі:
Болатын реакциялар:
««
AgNO₃ + NaCl → AgCl (тұнба) + NaNO₃
««
Бұл реакция 1:1 қатынасында жүреді.
1. AgNO₃ және NaCl моль санын есептеңіз:
««
AgNO₃ мольдерінің саны = молярлық x көлем
= 0.1 М x 0.100 Л
= 0.01 моль
NaCl моль саны = молярлық x көлем
= 0.1 М x 0.100 Л
= 0.01 моль
««
2. Реакция қатынасы 1:1 болғандықтан, түзілген AgCl мольдерінің саны = AgNO₃ немесе NaCl мольдерінің саны:
««
AgCl мольдерінің саны = 0.01 моль
««
3. AgCl массасын есептеңіз:
– AgCl молекулалық салмағы = Ag (107.87) + Cl (35.45) = 143.32 г/моль
««
AgCl массасы = Моль саны x BM
= 0.01 моль x 143.32 г/моль
= 1.4332 г.
««
Сонымен, түзілген AgCl тұнбасының массасы 1.4332 грамм.
Қорытынды
Бұл мақалада ерітінді стехиометриясына қатысты бірнеше мысалдық мәселелер мен шешімдер талқыланды, соның ішінде молярлықты есептеу, бейтараптандыру реакциялары, қышқыл-негіз титрлеу, сұйылту және тұнба түзілуі. Осы мысалдарды түсіну арқылы ерітінді стехиометриясы ұғымының нақты әлемдегі жағдайларда қалай қолданылатынын жақсырақ түсіне аламыз. Ерітінді стехиометриясы тек химияны зерттеуде ғана емес, сонымен қатар фармация, биохимия және химия өнеркәсібі сияқты әртүрлі салаларда кеңінен қолданылады.
