حل سؤال استوکیومتری واکنش؛ تشخیص نسبت مولی و ماده محدودکننده
حل سؤال استوکیومتری واکنش با موازنه‌کردن معادله، تبدیل همه داده‌ها به مول و مقایسه نسبت مقدار مولی به ضریب واکنش انجام می‌شود؛ کمترین نسبت، ماده محدودکننده و مبنای محاسبه فرآورده است.
حل سؤال استوکیومتری واکنش؛ از کجا شروع کنیم؟
در استوکیومتری، ضرایب معادله موازنه‌شده نسبت مولی مواد را تعیین می‌کنند، نه نسبت جرمی آن‌ها. ابتدا معادله را موازنه کنید، سپس جرم، حجم گاز یا تعداد ذرات را به مول تبدیل کنید. برای هر واکنش‌دهنده مقدار مول را بر ضریبش تقسیم کنید؛ کمترین حاصل نشان می‌دهد کدام ماده زودتر مصرف می‌شود. مقدار فرآورده و مقدار ماده اضافی باقی‌مانده باید فقط با تکیه بر همان ماده محدودکننده محاسبه شود.
روش گام‌به‌گام
- معادله واکنش را موازنه کنید و ضرایب را به‌عنوان نسبت مولی ثبت کنید.
- هر داده را به مول تبدیل کنید؛ برای جرم از n=m/M، برای گاز در شرایط داده‌شده از رابطه مناسب و برای ذرات از n=N/Nₐ استفاده کنید.
- برای هر واکنش‌دهنده نسبت n/ضریب را حساب کنید و کمترین نسبت را پیدا کنید.
- ماده متناظر با کمترین نسبت را محدودکننده بگیرید و با نسبت مولی معادله، مقدار فرآورده را به دست آورید.
- برای ماده اضافی، مقدار مصرف‌شده را از روی ماده محدودکننده حساب و از مقدار اولیه کم کنید.
- واحد نهایی، موازنه معادله و منطقی‌بودن مقدار باقی‌مانده را کنترل کنید.
واکنش موازنه‌شده N₂ + 3H₂ → 2NH₃ است. اگر 2 مول N₂ و 3 مول H₂ داشته باشیم، نسبت‌ها برابرند با 2/1=2 و 3/3=1؛ پس H₂ محدودکننده است. از هر 3 مول H₂، دو مول NH₃ تولید می‌شود، بنابراین 2 مول NH₃ به دست می‌آید. مصرف N₂ برابر 1 مول است و 1 مول N₂ اضافه باقی می‌ماند.
چطور این مبحث را مرور کنیم؟
در بررسی پاسخ این مثال، معادله باید ضرایب 1، 3 و 2 داشته باشد؛ مقایسه باید با مول انجام شود، نه جرم. چون نسبت H₂ به ضریبش کمتر است، انتخاب آن به‌عنوان محدودکننده درست است. تولید 2 مول NH₃ و مصرف 1 مول N₂ با نسبت‌های معادله سازگارند و مقدار باقی‌مانده N₂ منفی نیست.
دام اصلی، انتخاب ماده‌ای با جرم کمتر به‌عنوان محدودکننده یا استفاده از زیروندهای فرمول به‌جای ضرایب موازنه‌شده است. زیروند تعداد اتم‌های هر ذره را نشان می‌دهد، اما ضریب واکنش نسبت مولی مواد را تعیین می‌کند؛ بنابراین پیش از هر مقایسه، هم معادله را موازنه و هم همه داده‌ها را مولی کنید.
جمع‌بندی
برای حل مطمئن سؤال‌های استوکیومتری واکنش، مسیر ثابتِ موازنه، تبدیل به مول، محاسبه نسبت مول به ضریب و انتخاب کمترین نسبت را اجرا کنید. ماده محدودکننده تنها مبنای معتبر محاسبه فرآورده است و کنترل ماده اضافی، خطای نسبت‌گذاری را آشکار می‌کند.
مطالعه مطلب آموزشی مرتبط ←