Reaktioner med fasta ämnen

5 Kemiska beräkningar: Reaktionsformeln – reaktionens recept

Reaktioner med fasta ämnen

Om man vet massan av en av reaktanterna för en viss reaktion, kan man räkna ut hur stor massa som behövs av övriga reaktanter. Man kan också räkna ut massan av den eller de produkter som bildas. Det gör man bäst genom att följa ett bestämt mönster i beräkningen.

Vi visar i följande exempel hur man steg för steg med hjälp av substansmängdförhållandet beräknar hur många gram zinkoxid, ZnO, som kan bildas när #12,0 # g zink, Zn, får brinna i syrgas.

I den heta lågan reagerar zink med syret i luften och bildar zinkoxid.

Skriv formeln för reaktionen. Ovanför respektive ämne i reaktionsformeln beskriver du utgångsläget. I uppgiften är #12,0 # g zink givet. Massan, # m # , av zinkoxid ska beräknas #- # det visar frågetecknet (? g).

	Utgångsläge	#12# g				? g

#\color{purple}{1.}#	Reaktionsformel	#2# Zn(s)	#+#	O₂(g)	#\to#	#2# ZnO(s)

På nästa rad, skriv in de ekvivalenta mängderna enligt koefficienterna i reaktionsformeln.

#\color{purple}{2.}#	Ekvivalenta substans-mängder	#2# mol		#1# mol		#2# mol

Räkna nu om substansmängdförhållandet så att det motsvarar #1# mol av ämnet, i det här fallet Zn, vars massa eller substansmängd är känd.

#\color{purple}{3.}#	Substansmängd då #\color{red}{1}# mol Zn reagerar	#\frac{2}{2} = \color{red}{1}# mol				#\frac{2}{2} = \color{red}{1}# mol

Beräkna substansmängden för ämnet med känd massa, Zn. #n(\text{Zn}) = m(\text{Zn})/M(\text{Zn}) = \frac{12,0 \text{ g}}{65,4 \text{ g/mol}} = 0,1835 \text{ mol}#. Beräkna därefter den ekvivalenta substansmängden för det sökta ämnet, ZnO med hjälp av substansmängdförhållandet. #n(\text{ZnO}) = \color{red}{1} \cdot n(\text{Zn}) = \color{red}{1} \cdot 0,1835 \text{ mol}= 0,1835 \text{ mol}#.

#\color{purple}{4.}#	#n#	# \frac{12,0 \text{ g}}{65,4 \text{ g/mol}} =# #= 0,1835 \text{ mol}#				#\color{red}{1}\cdot 0,1835 \text{ mol} =# #=0,1835\text{ mol}#

Till sist, beräkna massan av det sökta ämnet, ZnO.
# m (\text{ZnO}) = n (\text{ZnO}) \cdot M (\text{ZnO}) = 0,1835 \text{ mol}\cdot 81,4 \text{ g/mol} = 14,94 # g. Svara med korrekt antal värdesiffror, lika många som det minsta antalet som har getts i uppgiften. # m (\text{ ZnO}) = 14,9 # g.

Här visar vi hela lösningen på uppgiften så att du ser hur den kan se ut.

	Utgångsläge	#12# g				? g

#\color{purple}{1.}#	Reaktionsformel	#2# Zn(s)	#+#	O₂(g)	#\to#	#2# ZnO(s)

#\color{purple}{2.}#	Ekvivalenta substans-mängder	#2# mol		#1# mol		#2# mol

#\color{purple}{3.}#	Substansmängd då #\color{red}{1}# mol Zn reagerar	#\frac{2}{2} = \color{red}{1}# mol				#\frac{2}{2} = \color{red}{1}# mol

#\color{purple}{4.}#	#n#	# \frac{12,0 \text{ g}}{65,4 \text{ g/mol}} =# #= 0,1835 \text{ mol}#				#\color{red}{1}\cdot 0,1835 \text{ mol} =# #=0,1835\text{ mol}#

#\color{purple}{5.}#	#m#					#0,1835\text{ mol} \cdot 81,4\text{ g/mol} = 14,94 \text{ g}#

Svar: Det kan bildas #14,9# g zinkoxid.

Minnesregel:

Beräkningens första del ger de ekvivalenta substansmängderna.
Resten av beräkningen ger den efterfrågade massan.

Exempel

#22.# När man upphettar hematit, Fe₂O₃, med kolmonoxid bildas smält järn och koldioxid. Hur många gram kolmonoxid behövs för att framställa #10,0# g järn?

Lösning

Utgångsläge	? g				#10,0# g

Reaktions- formel	#3# CO(g)	#+#	Fe₂O₃(s)	#\to#	#2# Fe(l) #+# 3CO₂(g)

Ekvivalenta substans-mängder	#3# mol		#1# mol		#2# mol #\quad# #3# mol

Substans-mängd då #\color{red}{1} \text{ mol} Fe bildas	#\frac{3}{2} = \color{red}{1,5}# mol				#\frac{2}{2} = \color{red}{1}# mol

#n#	#\color{red}{1,5}\cdot 0,1792\text{ mol}=# #=0,2688\text{ mol}#				#\frac{10,0\text{ g}}{55,8\text{ g/mol}}=# #=0,1792\text{ mol}#

#m#	#0,2688\text{ mol} \cdot# #28,0\text{ g/mol} =# #= 7,527\text{ g}#

Svar
Det behövs #7,53# g kolmonoxid.