Глава 6. Стехиометрия. количественный анализ

6.1. Элементарные сведения о химической стехиометрии

Стехиометрия - раздел химии, изучающий количественные отношения между участниками реакции. Количества веществ - реагентов и продуктов - находятся в стехиометрических отношениях, которые фиксируются коэффициентами в уравнениях химических реакций. Можно рассчитать, например, для условной реакции:

Пример 6.1. Вычислите массу хлорида кальция, которая требуется для проведения реакции с ортофосфатом натрия массой 4,92 г.

Если в ходе химической реакции могут образоваться разные продукты (например, кислые или средние соли), то необходимо указать либо образующееся вещество, либо количества веществ обоих реагентов. В последнем случае нужно рассмотреть все возможные уравнения, а затем установить соответствие отношения n(В) : n(А) стехиометрии одного из рассмотренных уравнений.

Пример 6.2. Какое вещество образуется, если к 50,0 мл раствора ортофосфорной кислоты с молярной концентрацией 0,200 моль/л добавить гидроксид кальция массой 741 мг? Вычислите массу образовавшегося вещества.

Найдем количество вещества ортофосфорной кислоты по формуле (2.1), преобразованной относительно и; переведем единицы измерения объема из миллилитров в литры:

Количество вещества гидроксида кальция рассчитаем по формуле (2.2), массу гидроксида кальция переведем предварительно из миллиграммов в граммы:

Как видно из приведенных выше уравнений реакций (I) - (III), молярное отношение n(Са(ОН)₂)/л(Н₃Р0₄) = 1 соответствует образованию гидроортофосфата кальция СаНР0₄. В соответствии с уравнением (II) и формулой (6.16):

Часто для проведения реакций один из реагентов берут в заведомом избытке. Стехиометрический расчет проводят только по тому веществу, которое не находилось в избытке, т. е. прореагировало полностью. Если необходимо установить, какой из реагентов взят в избытке, составляют шаблон сравнения количеств вешеств с учетом стехиометрических коэффициентов (без знака равенства):

Пример 6.3. Сульфат хрома(III) массой 7,84 г растворили в воде, после чего к полученному раствору добавили раствор аммиака объемом 20,0 мл с концентрацией 4,50 моль/л. Вычислите массу образовавшегося гидроксида хрома(Ш).

Решение. Взаимодействие веществ описывается уравнением:

Вычислим количество вещества сульфата хрома(III) по формуле (2.2):