Co oznacza ten sam skład stechiometryczny. Stosunki stechiometryczne. Stechiometria jest teoretyczną podstawą produkcji chemicznej

Współczynnik nadmiaru powietrza przy tej metodzie organizacji procesu spalania powinien odpowiadać bogatym mieszankom zbliżonym do stechiometrycznego. W takim przypadku zorganizowanie efektywnego spalania mieszanek ubogich będzie bardzo trudne ze względu na niewystarczająco dużą prędkość propagacji czoła płomienia z dużym prawdopodobieństwem tłumienia źródeł zapłonu, znaczną nierównomierność cykliczną spalania i ostatecznie niewypały. Tym samym kierunek ten można nazwać skrajnie powolnym spalaniem bogatych mieszanek gazowo-powietrznych.[ ...]

Współczynnik nadmiaru powietrza (a) znacząco wpływa na proces spalania i skład produktów spalania. Oczywiste jest, że przy 1,0) praktycznie nie wpływa to na skład składowy spalin, a jedynie prowadzi do obniżenia stężenia składników w wyniku rozcieńczenia powietrzem nieużywanym w procesie spalania.[ ...]

Na podstawie współczynników stechiometrycznych reakcji otrzymywania dialkilochlorotiofosforanu i optymalne rozwiązanie dla kryterium 2 nakładamy ograniczenie X3 = -0,26 (1,087 mol/mol).[ ...]

24.5

Daje to wartość współczynnika stechiometrycznego dla spożycia polifosforanu 1/us,p = g P/g ChZT(HAc).[ ...]

w tabeli. 24.5 przedstawia stechiometryczne współczynniki wydajności określone w eksperymentach przeprowadzonych w reaktorach okresowych do czystej kultury. Wartości te są jednak w dość dobrej zgodności różne warunki wzrost mikrobiologiczny.[ ...]

Z wyrażenia (3,36) znajdujemy współczynnik stechiometryczny „sat.r = 0,05 g P / g ChZT (HAc).[ ...]

[ ...]

Z przykładu 3.2 można znaleźć współczynniki stechiometryczne równania usuwania kwasu octowego: 1 mol HA (60 g HA) wymaga 0,9 mola 02 i 0,9 · 32 = 29 g 02.[ ...]

3.12

We wzorach tych pierwszy materiał wyjściowy jest zawarty we wszystkich równaniach stechiometrycznych, a jego współczynnik stechiometryczny wynosi w nich V/, = -1. Dla tej substancji podane są stopnie przemiany lu w każdym równaniu stechiometrycznym (wszystkie - K). W równaniach (3.14) i (3.15) zakłada się, że i-ty składnik - produkt, dla którego określa się selektywność i wydajność, powstaje tylko w 1. równaniu stechiometrycznym (wtedy E / \u003d x (). Ilości składników w tych wzorach mierzy się w molach (oznaczenie LO, jak to jest tradycyjnie przyjęte w naukach chemicznych.[ ...]

Podczas kompilowania równań redoks znajdują się współczynniki stechiometryczne utleniania pierwiastka przed i po reakcji. O utlenieniu pierwiastka w związkach decyduje liczba elektronów zużytych przez atom na tworzenie wiązań polarnych i jonowych, a znak utlenienia określa kierunek przemieszczania się wiążących par elektronów. Na przykład utlenienie jonu sodu w związku NaCl wynosi +1, a utlenienie chloru -I.[...]

Wygodniej jest przedstawić stechiometrię reakcji mikrobiologicznej za pomocą równania równowagi stechiometrycznej niż w postaci tabel współczynników wydajności. Taki opis składu składników komórki mikrobiologicznej wymagał zastosowania wzoru empirycznego. Eksperymentalnie ustalono formułę substancji ogniwa C5H702N, która jest często wykorzystywana przy sporządzaniu równań stechiometrycznych.[ ...]

w tabeli. Rysunek 3.6 przedstawia typowe wartości stałych kinetycznych i innych oraz współczynników stechiometrycznych dla tlenowego procesu oczyszczania ścieków miejskich. Należy zauważyć, że istnieje pewna korelacja między poszczególnymi stałymi, dlatego konieczne jest stosowanie zestawu stałych z jednego źródła, a nie wybieranie pojedynczych stałych z różnych źródeł. w tabeli. 3.7 pokazuje podobne zależności.[ ...]

Metoda jest standaryzowana znanymi ilościami jodu, przeliczonymi na ozon, na podstawie współczynnika stechiometrycznego równego jeden (1 mol ozonu uwalnia 1 mol jodu). Współczynnik ten potwierdzają wyniki szeregu badań, na podstawie których ustalono reakcje stechiometryczne ozonu z olefinami. Przy innym współczynniku wyniki te byłyby trudne do wyjaśnienia. Jednak w pracy stwierdzono, że wskazany współczynnik wynosi 1,5. Jest to zgodne z danymi, według których współczynnik stechiometryczny równy jedności uzyskuje się przy pH 9, a znacznie więcej jodu uwalnia się w środowisku kwaśnym niż w obojętnym i zasadowym.[ ...]

Badania przeprowadzono przy pełnym obciążeniu i stałej prędkości obrotowej wału korbowego 1500 min1. Współczynnik nadmiaru powietrza wahał się w granicach 0,8 […]

Procesy materialne w żywej przyrodzie, cykle pierwiastków biogennych są powiązane z przepływami energii za pomocą współczynników stechiometrycznych, które różnią się w wielu różnych organizmach tylko w obrębie tego samego rzędu. Jednocześnie dzięki wysoka wydajność kataliza, koszty energii potrzebnej do syntezy nowych substancji w organizmach są znacznie mniejsze niż w przypadku technicznych odpowiedników tych procesów.[ ...]

Pomiary charakterystyk silnika i emisji szkodliwych emisji dla wszystkich komór spalania przeprowadzono w szerokim zakresie zmian współczynnika nadmiaru powietrza od wartości stechiometrycznej do skrajnie ubogiej mieszanki. na ryc. 56 i 57 przedstawiają główne wyniki w zależności od a, otrzymane przy prędkości 2000 min i szeroko otwartej przepustnicy. Wartość kąta wyprzedzenia zapłonu wybrano z warunku uzyskania maksymalnego momentu obrotowego.[ ...]

Biologiczny proces usuwania fosforu jest złożony, więc oczywiście nasze podejście jest znacznie uproszczone. w tabeli. 8.1 przedstawia zestaw współczynników stechiometrycznych opisujących procesy zachodzące z udziałem FAO. Tabela wygląda na skomplikowaną, ale wprowadzono już w niej uproszczenia.[ ...]

W jednej z najnowszych prac przyjmuje się, że 1 mol NO2 daje 0,72 g-jonu NO7. Według danych Międzynarodowej Organizacji Normalizacyjnej współczynnik stechiometryczny zależy od składu odczynników typu Griessa. Zaproponowano sześć wariantów tego odczynnika różniących się składem jego składników i wskazano, że skuteczność absorpcji dla wszystkich rodzajów roztworów absorpcyjnych wynosi 90%, a współczynnik stechiometryczny uwzględniający efektywność absorpcji waha się od 0,8 do 1. Zmniejszenie ilości NEDA i zastąpienie kwasu sulfanilowego sulfanilamidem (białym streptocydem) daje większą wartość tego współczynnika. Autorzy pracy tłumaczą to utratą HN02 w wyniku powstawania NO podczas reakcji ubocznych.[ ...]

Przy projektowaniu obiektów oczyszczania biochemicznego Ścieki i analizy ich pracy, zwykle stosuje się następujące parametry obliczeniowe: szybkość biologicznego utleniania, współczynniki stechiometryczne dla akceptorów elektronów, szybkość wzrostu i właściwości fizyczne biomasa osadu czynnego. Badanie przemian chemicznych w powiązaniu z przemianami biologicznymi zachodzącymi w bioreaktorze pozwala uzyskać w miarę pełny obraz działania konstrukcji. W przypadku systemów beztlenowych, do których należą filtry beztlenowe, taka informacja jest potrzebna do zapewnienia optymalnej wartości pH środowiska, które jest głównym czynnikiem normalnej pracy oczyszczalni. W niektórych systemach tlenowych, takich jak te, w których zachodzi nitryfikacja, konieczna jest również kontrola pH pożywki, aby zapewnić optymalne tempo wzrostu drobnoustrojów. W przypadku zamkniętych oczyszczalni, które weszły w życie pod koniec lat 60., wykorzystujących czysty tlen (zbiornik tlenowy), badanie interakcji chemicznych stało się konieczne nie tylko do kontroli pH, ale także do obliczeń inżynierskich wyposażenia gazociągów.[ . ..]

Stała szybkości konwersji katalitycznej k w ogólnym przypadku w danej temperaturze jest funkcją stałych szybkości reakcji bezpośredniej, odwrotnej i ubocznej, a także współczynników dyfuzji reagentów wyjściowych i produktów ich interakcji. Szybkość heterogenicznego procesu katalitycznego jest określona, ​​jak wspomniano powyżej, przez względne szybkości jego poszczególnych etapów i jest ograniczona przez najwolniejszy z nich. W rezultacie kolejność reakcji katalitycznej prawie nigdy nie pokrywa się z cząsteczkowością reakcji odpowiadającą stosunkowi stechiometrycznemu w równaniu tej reakcji, a wyrażenia do obliczania stałej szybkości przemiany katalitycznej są specyficzne dla poszczególnych etapów i warunków do jego wykonania.[...]

Aby kontrolować reakcję zobojętniania, trzeba wiedzieć, ile kwasu lub zasady należy dodać do roztworu, aby uzyskać żądaną wartość pH. Aby rozwiązać ten problem, można zastosować metodę empirycznej oceny współczynników stechiometrycznych, którą przeprowadza się za pomocą miareczkowania.[ ...]

Skład równowagowy produktów spalania w komorze określa prawo działania mas. Zgodnie z tym prawem szybkość reakcji chemicznych jest wprost proporcjonalna do stężenia początkowych odczynników, z których każdy jest przyjmowany w stopniu równym współczynnikowi stechiometrycznemu, z którym substancja wchodzi do równania Reakcja chemiczna. Na podstawie składu paliw można założyć, że produkty spalania np. płynnych paliw rakietowych w komorze będą składać się z CO2, H2O, CO, NO, OH, N2, H2, N. H, O, np. solidny paliwo rakietowe- od A1203, N2, H2, HC1, CO, CO2, H20 w T \u003d 1100 ... 2200 K. [ ...]

Dla uzasadnienia możliwości zastosowania dwustopniowego spalania gazu ziemnego przeprowadzono badania eksperymentalne rozkładu lokalnych temperatur, stężeń tlenków azotu i substancji palnych wzdłuż długości płomienia w zależności od współczynnika nadmiaru powietrza dostarczanego przez palnik . Eksperymenty przeprowadzono ze spalaniem gazu ziemnego w palenisku kotła PTVM-50 wyposażonego w palnik wirowy VTI z obwodowym wyrzutem strumienia gazu w wirujący poprzeczny strumień powietrza. Ustalono, że dla ag O.wb proces dopalania kończy się na odległości 1f/X>out = 4,2, a dla ag = 1,10 - na odległości bf10out = 3,6. Wskazuje to na wydłużenie procesu spalania w warunkach znacznie odbiegających od stechiometrycznych.[ ...]

Uproszczoną macierz parametrów procesu z osadem czynnym bez nitryfikacji przedstawiono w tabeli. 4.2. Przyjmuje się tutaj, że trzy główne czynniki przyczyniają się do procesu konwersji: wzrost biologiczny, degradacja i hydroliza. Szybkości reakcji podano w prawej kolumnie, a współczynniki przedstawione w tabeli są stechiometryczne. Korzystając z danych tabelarycznych można napisać równanie bilansu masowego np. dla łatwo rozkładającej się materii organicznej w reaktorze z doskonałym mieszaniem. Wyrażenia odpowiedzialne za transport nie wymagają wyjaśnienia. Znajdujemy dwa wyrażenia opisujące przemiany substancji mnożąc współczynniki stechiometryczne z (w tym przypadku) kolumn „składowych” przez odpowiadające im szybkości reakcji z prawej kolumny tabeli. 4.2.[...]

na ryc. 50 przedstawiono zmianę zawartości Wx w produktach spalania (g/kWh) w zależności od składu mieszanki i czasu zapłonu. Ponieważ powstawanie NOx w dużym stopniu zależy od temperatury gazu, przy wczesnym zapłonie emisja NOx wzrasta. Zależność powstawania 1 Ux od współczynnika nadmiaru powietrza jest bardziej złożona, ponieważ Istnieją dwa przeciwstawne czynniki. Powstawanie 1NHOx zależy od stężenia tlenu w palnej mieszaninie i temperatury. Uboga mieszanka zwiększa stężenie tlenu, ale obniża maksymalną temperaturę spalania. Prowadzi to do tego, że maksymalną zawartość uzyskuje się podczas pracy z mieszaninami nieco uboższymi niż stechiometryczne. Przy tych samych wartościach współczynnika nadmiaru powietrza efektywna wydajność osiąga maksimum.[ ...]

na ryc. Na rysunku 7.2 przedstawiono eksperymentalne zależności stężenia metanolu od stężenia NO3-N na wylocie z biofiltra wyporowego. Linie łączące punkty doświadczalne charakteryzują rozkład substancji na filtrze przy różnych stosunkach Smc/Sn. Nachylenie krzywych odpowiada wartości współczynnika stechiometrycznego: 3,1 kg CH3OH/kg NO -N.

Zależność łącząca stężenia reagujących substancji ze stałą równowagi jest matematycznym wyrazem prawa działania mas, które można sformułować następująco: dla danej reakcji odwracalnej w stanie równowagi chemicznej stosunek iloczynu równowagowe stężenia produktów reakcji do iloczynu równowagowych stężeń substancji wyjściowych w danej temperaturze jest wartością stałą, a stężenie każdej substancji należy podnieść do potęgi jej współczynnika stechiometrycznego.[ ...]

W Związku Radzieckim do oznaczania NO¡¡ w atmosferze stosuje się metodę Polezhaeva i Giriny. Ta metoda wykorzystuje 8% roztwór KJ do wychwytywania dwutlenku azotu. Oznaczanie jonów azotynowych w otrzymanym roztworze przeprowadza się za pomocą odczynnika Griessa-Ilosvaya. Roztwór jodku potasu jest znacznie skuteczniejszym pochłaniaczem NO2 niż roztwór alkaliczny. Przy swojej objętości (zaledwie 6 ml) i natężeniu przepływu powietrza (0,25 l/min) nie więcej niż 2% NO2 przedostaje się przez urządzenie absorpcyjne z porowatą szklaną płytką. Wybrane próbki są dobrze zachowane (około miesiąca). Stechiometryczny współczynnik absorpcji NOa przez roztwór KJ wynosi 0,75, biorąc pod uwagę przebicie. Według naszych danych NO nie koliduje z tą metodą przy stosunku stężeń NO:NOa wynoszącym 3:1.[ ...]

Wadą tej metody, szeroko wprowadzanej do praktyki wysokotemperaturowego przetwarzania odpadów, jest konieczność stosowania drogich odczynników alkalicznych (NaOH i Na2CO3). W ten sposób możliwe jest zaspokojenie potrzeb wielu gałęzi przemysłu, które potrzebują unieszkodliwić niewielkie ilości odpadów płynnych za pomocą szerokiej gamy komponentów. skład chemiczny oraz wszelkiej zawartości związków chloroorganicznych. Do spalania rozpuszczalników zawierających chlor należy jednak podchodzić z ostrożnością, gdyż w pewnych warunkach (1 > 1200°C, współczynnik nadmiaru powietrza > 1,5) spaliny mogą zawierać fosgen - silnie toksyczny chlor węglowy lub chlorek kwasu węglowego (COC12 ). Zagrażające życiu stężenie tej substancji wynosi 450 mg na 1 m3 powietrza.[ ...]

Procesy wymywania lub wietrzenia chemicznego trudno rozpuszczalnych minerałów lub ich związków charakteryzują się tworzeniem nowych fazy stałe; równowagi między nimi a rozpuszczonymi składnikami są analizowane za pomocą diagramów stanu termodynamicznego. Podstawowe trudności pojawiają się tutaj zwykle w związku z koniecznością opisu kinetyki procesów, bez których ich rozważanie często nie jest uzasadnione. Odpowiednie modele kinetyczne wymagają odzwierciedlenia oddziaływań chemicznych w jawnej postaci - poprzez cząstkowe stężenia reagentów cx, z uwzględnieniem współczynników stechiometrycznych V. określonych reakcji.

Dla każdej substancji biorącej udział w reakcji istnieją następujące ilości substancji:

Początkowa ilość i-tej substancji (ilość substancji przed rozpoczęciem reakcji);

Końcowa ilość i-tej substancji (ilość substancji pod koniec reakcji);

Ilość przereagowanej (w przypadku substancji wyjściowych) lub utworzonej (w przypadku produktów reakcji).

Ponieważ ilość substancji nie może być ujemna, dla substancji wyjściowych

Od >.

Dla produktów reakcji > zatem .

Stosunki stechiometryczne - stosunki między ilościami, masami lub objętościami (dla gazów) reagujących substancji lub produktów reakcji, obliczone na podstawie równania reakcji. Obliczenia z wykorzystaniem równań reakcji opierają się na podstawowym prawie stechiometrii: stosunek ilości reagujących lub powstałych substancji (w molach) jest równy stosunkowi odpowiednich współczynników w równaniu reakcji (współczynników stechiometrycznych).

Dla reakcji aluminotermicznej opisanej równaniem:

3Fe3O4 + 8Al = 4Al2O3 + 9Fe,

ilości substancji reagujących i produktów reakcji są powiązane jako

Do obliczeń wygodniej jest zastosować inne sformułowanie tego prawa: stosunek ilości przereagowanej lub utworzonej substancji w wyniku reakcji do jej współczynnika stechiometrycznego jest stałą dla danej reakcji.

Ogólnie rzecz biorąc, za reakcję formy

aA + bB = cC + dD,

gdzie małe litery oznaczają współczynniki, a duże litery - substancje chemiczne, ilości reagentów są powiązane stosunkiem:

Dowolne dwa składniki tego stosunku, powiązane równością, tworzą proporcję reakcji chemicznej: na przykład

Jeżeli masa utworzonej lub przereagowanej substancji reakcji jest znana dla reakcji, to jej ilość można znaleźć za pomocą wzoru

a następnie, korzystając z proporcji reakcji chemicznej, można znaleźć pozostałe substancje reakcji. Substancja, której masa lub ilość określa masy, ilości lub objętości innych uczestników reakcji, jest czasami nazywana substancją odniesienia.

Jeśli podane są masy kilku odczynników, wówczas obliczanie mas pozostałych substancji przeprowadza się zgodnie z substancją, której brakuje, tj. Całkowicie zużywa się w reakcji. Ilości substancji, które dokładnie pasują do równania reakcji bez nadmiaru lub niedoboru, nazywane są ilościami stechiometrycznymi.

Zatem w zadaniach związanych z obliczeniami stechiometrycznymi głównym zadaniem jest znalezienie substancji wzorcowej i obliczenie jej ilości, która weszła lub powstała w wyniku reakcji.

Obliczanie ilości pojedynczej bryły

gdzie jest ilość pojedynczej bryły A;

Masa pojedynczej bryły A, g;

Masa molowa substancji A, g/mol.

Obliczanie ilości naturalnego minerału lub mieszaniny ciał stałych

Niech będzie podany naturalny mineralny piryt, którego głównym składnikiem jest FeS 2 . Oprócz tego skład pirytu zawiera zanieczyszczenia. Zawartość głównego składnika lub zanieczyszczeń jest wskazana w procentach masowych, na przykład .

Jeśli znana jest zawartość głównego składnika, to

Jeśli znana jest zawartość zanieczyszczeń, to

gdzie jest ilość pojedynczej substancji FeS 2, mol;

Masa mineralnego pirytu, g.

Podobnie oblicza się ilość składnika w mieszaninie ciał stałych, jeśli znany jest jego udział w ułamkach masowych.

Obliczanie ilości substancji czystej cieczy

Jeśli znana jest masa, obliczenia są podobne do obliczeń dla pojedynczej bryły.

Jeśli znana jest objętość cieczy, to

1. Znajdź masę tej objętości cieczy:

m fa = V fa s fa,

gdzie m W jest masą cieczy g;

V W - objętość cieczy, ml;

cw to gęstość cieczy, g/ml.

2. Znajdź liczbę moli cieczy:

Ta technika jest odpowiednia dla każdego skupionego stanu materii.

Określ ilość substancji H 2 O w 200 ml wody.

Rozwiązanie: jeśli temperatura nie jest określona, ​​to przyjmuje się, że gęstość wody wynosi 1 g / ml, a następnie:

Oblicz ilość substancji rozpuszczonej w roztworze, jeśli znane jest jej stężenie

Jeśli znany jest udział masowy substancji rozpuszczonej, gęstość roztworu i jego objętość

m r-ra \u003d V r-ra s r-ra,

gdzie m p-ra jest masą roztworu, g;

V p-ra - objętość roztworu, ml;

z r-ra - gęstość roztworu, g / ml.

gdzie jest masa rozpuszczonej substancji, g;

Udział masowy substancji rozpuszczonej, wyrażony w %.

Określ ilość kwasu azotowego w 500 ml 10% roztworu kwasu o gęstości 1,0543 g/ml.

Określ masę roztworu

m r-ra \u003d V r-ra s r-ra \u003d 500 1,0543 \u003d 527,150 g

Wyznacz masę czystego HNO 3

Określ liczbę moli HNO 3

Jeśli znane jest stężenie molowe substancji rozpuszczonej i substancji oraz objętość roztworu, to

gdzie jest objętość roztworu, l;

Stężenie molowe i-tej substancji w roztworze, mol/l.

Obliczanie ilości pojedynczej substancji gazowej

Jeśli podana jest masa substancji gazowej, to oblicza się ją według wzoru (1).

Jeżeli podaje się objętość mierzoną w warunkach normalnych, to według wzoru (2), jeżeli objętość substancji gazowej mierzy się w innych warunkach, to według wzoru (3), wzory podano na stronach 6-7.

Wszystkie stosunki ilościowe w obliczeniach procesów chemicznych opierają się na stechiometrii reakcji. W takich obliczeniach wygodniej jest wyrazić ilość substancji w molach lub jednostkach pochodnych (kmol, mmol itp.). Kret jest jedną z podstawowych jednostek układu SI. Jeden mol dowolnej substancji odpowiada jej ilości, liczbowo równej masie cząsteczkowej. Dlatego masę cząsteczkową należy w tym przypadku traktować jako wielkość wymiarową z jednostkami: g/mol, kg/kmol, kg/mol. Na przykład masa cząsteczkowa azotu wynosi 28 g/mol, 28 kg/kmol, ale 0,028 kg/mol.

Masowe i molowe ilości substancji są powiązane znanymi zależnościami

N A \u003d m A / M A; m ZA = N A M A,

gdzie NA oznacza ilość składnika A, mol; m A to masa tego składnika, kg;

M A - masa cząsteczkowa składnika A, kg/mol.

W procesach ciągłych przepływ substancji A można wyrazić poprzez jej mol-

ilość na jednostkę czasu

gdzie W A jest przepływem molowym składnika A, mol/s; τ - czas, s.

Dla prostej reakcji, która przebiega prawie nieodwracalnie, zwykle stechiomet

równanie ric jest zapisane w postaci

v ZA ZA + v B B = v R R + v S S.

Jednak wygodniej jest pisać równanie stechiometryczne w postaci algebraicznej

th, zakładając, że współczynniki stechiometryczne reagentów są ujemne, a produkty reakcji dodatnie:

Następnie dla każdej prostej reakcji możemy zapisać następujące równości:

Indeks „0” odnosi się do początkowej ilości składnika.

Równości te dają podstawę do uzyskania następujących równań bilansu materiałowego dla komponentu dla prostej reakcji:

Przykład 7.1. Reakcja uwodornienia fenolu do cykloheksanolu przebiega zgodnie z równaniem

C 6 H 5 OH + ZN 2 \u003d C 6 H 11 OH lub A + 3B \u003d R.

Oblicz ilość utworzonego produktu, jeśli początkowa ilość składnika A wynosiła 235 kg, a końcowa 18,8 kg

Rozwiązanie: Zapisujemy reakcję jako

R - A - ZV \u003d 0.

Masy cząsteczkowe składników wynoszą: M A = 94 kg/kmol, M B = 2 kg/kmol oraz

M R = 100 kg/kmol. Wtedy molowe ilości fenolu na początku i na końcu reakcji będą wynosić:

ND 0 \u003d 235/94 \u003d 2,5; ND 0 \u003d 18,8 / 94 \u003d 0,2; n \u003d (0,2 - 2,5) / (-1) \u003d 2,3.

Ilość utworzonego cykloheksanolu będzie równa

N R = 0 +1∙2,3 = 2,3 kmol lub m R = 100∙2,3 = 230 kg.

Wyznaczenie reakcji stechiometrycznie niezależnych w ich układzie w obliczeniach materiałowych i termicznych aparatów reakcyjnych jest niezbędne do wykluczenia reakcji będących sumą lub różnicą niektórych z nich. Najłatwiej taką ocenę przeprowadzić za pomocą kryterium Grama.

Aby nie przeprowadzać zbędnych obliczeń, należy ocenić, czy układ jest stechiometrycznie zależny. Do tych celów konieczne jest:

Transponuj oryginalną macierz układu reakcyjnego;

Pomnóż oryginalną macierz przez transponowaną;

Oblicz wyznacznik otrzymanej macierzy kwadratowej.

Jeżeli wyznacznik ten jest równy zeru, to układ reakcji jest stechiometrycznie zależny.

Przykład 7.2. Mamy system reakcji:

FeO + H2 \u003d Fe + H2O;

Fe2O3 + 3H2 \u003d 2Fe + 3H2O;

FeO + Fe2O3 + 4H2 \u003d 3Fe + 4H2O.

Ten system jest stechiometrycznie zależny, ponieważ trzecia reakcja jest sumą dwóch pozostałych. Zróbmy macierz

Podczas sporządzania równania reakcji redoks (ORR) konieczne jest określenie czynnika redukującego, utleniacza oraz liczby nadanych i odebranych elektronów. Współczynniki stechiometryczne OVR są wybierane za pomocą metody równowagi elektronowej lub metody równowagi elektronowo-jonowej (ta ostatnia jest również nazywana metodą połowicznej reakcji). Spójrzmy na kilka przykładów. Jako przykład zestawiania równań OVR i doboru współczynników stechiometrycznych analizujemy proces utleniania disiarczku (pirytu) żelaza(II) stężonym kwasem azotowym: Przede wszystkim określamy możliwe produkty reakcji. Kwas azotowy jest silnym utleniaczem, więc jon siarczkowy można utlenić albo do maksymalnego stopnia utlenienia S (H2S04) albo do S (SO2), a Fe do Fe, natomiast HN03 można zredukować do N0 lub N02 (zestaw określonych produktów określane są stężenia odczynników, temperatura itp.). Wybierzmy następującą możliwą opcję: H20 będzie po lewej lub prawej stronie równania, jeszcze nie wiemy. Istnieją dwie główne metody wybierania współczynników. Zastosujmy najpierw metodę równowagi elektronowo-jonowej. Istota tej metody tkwi w dwóch bardzo prostych i bardzo ważnych stwierdzeniach. Po pierwsze, metoda ta uwzględnia przejście elektronów z jednej cząstki do drugiej, z obowiązkowym uwzględnieniem charakteru ośrodka (kwaśny, zasadowy lub obojętny). Po drugie, przy układaniu równania równowagi elektronowo-jonowej rejestrowane są tylko te cząstki, które faktycznie istnieją w trakcie danego OVR – rejestrowane są tylko rzeczywiście istniejące kationy lub annony w postaci jonów; Substancje, które są słabo zdysocjowane, nierozpuszczalne lub uwolnione w postaci gazu, są zapisywane w formie molekularnej. Sporządzając równania dla procesów utleniania i redukcji, aby wyrównać liczbę atomów wodoru i tlenu, wprowadza się (w zależności od ośrodka) albo cząsteczki wody i jony wodoru (jeśli środowisko jest kwaśne), albo cząsteczki wody i jony wodorotlenkowe (jeśli podłoże jest zasadowe). Rozważmy dla naszego przypadku półreakcję utleniania. Cząsteczki FeS2 (substancja słabo rozpuszczalna) są przekształcane w jony Fe3+ (azotan żelaza (II) całkowicie dysocjuje na jony) i jony siarczanowe S042” (dysocjacja H2SO4): Rozważmy teraz reakcję połowiczną redukcji jonu azotanowego: Aby wyrównać tlenu, dodaj 2 cząsteczki wody po prawej stronie, a po lewej - 4 jony H +: Aby wyrównać ładunek po lewej stronie (ładunek +3), dodaj 3 elektrony: Ostatecznie mamy: Zmniejszenie obu części o 16H + i 8H20, otrzymujemy końcowe, zredukowane równanie jonowe reakcji redoks: Dodając odpowiednią liczbę jonów NOJ nH+ po obu stronach równania, otrzymujemy równanie reakcji molekularnej: Należy pamiętać, że aby wyznaczyć liczbę elektronów nadanych i otrzymanych , nigdy nie musieliśmy określać stopnia utlenienia pierwiastków. Dodatkowo wzięliśmy pod uwagę wpływ otoczenia i „automatycznie” ustaliliśmy, że H2O jest po prawej stronie równania. Nie ma wątpliwości, że metoda ta ma wielkie znaczenie chemiczne. Metoda bilansu empirycznego. Istotą metody znajdowania współczynników stechiometrycznych w równaniach OVR jest obowiązkowe wyznaczenie stopni utlenienia atomów pierwiastków biorących udział w OVR. Korzystając z tego podejścia, ponownie wyrównujemy reakcję (11.1) (powyżej zastosowaliśmy metodę reakcji połówkowych do tej reakcji). Proces redukcji opisano po prostu: Trudniej jest sporządzić schemat utleniania, ponieważ jednocześnie utleniane są dwa pierwiastki - Fe i S. Żelazo można przypisać stopień utlenienia +2, siarki - 1 i wziąć pod uwagę, że tam to dwa atomy S na atom Fe: Można jednak obejść się bez wyznaczania stopni utlenienia i zapisać schemat podobny do schematu (11.2): Prawa strona ma ładunek +15, lewa strona ma ładunek 0, więc FeS2 musi oddać 15 elektronów. Zapisujemy ogólny bilans: Musimy jeszcze „rozgryźć” wynikowe równanie bilansowe - pokazuje ono, że 5 cząsteczek HNO3 jest używanych do utlenienia FeS2, a kolejne 3 cząsteczki HNO są potrzebne do utworzenia Fe(N03)j: Aby wyrównać wodór i tlenu, do prawej części należy dodać 2 cząsteczki H2O: Metoda bilansu elektronowo-jonowego jest bardziej wszechstronna niż metoda bilansu elektronowego i ma niezaprzeczalną przewagę w doborze współczynników w wielu OTS, w szczególności z udziałem związki organiczne, w których nawet procedura oznaczania stopni utlenienia jest bardzo skomplikowana. - Rozważmy na przykład proces utleniania etylenu, który zachodzi, gdy przepuszcza się go przez wodny roztwór nadmanganianu potasu. W rezultacie etylen jest utleniany do glikolu etylenowego HO - CH2 - CH2 - OH, a nadmanganian jest redukowany do tlenku manganu (TV), ponadto, jak będzie oczywiste z końcowego równania bilansowego, po prawej stronie powstaje również wodorotlenek potasu : Po dokonaniu niezbędnych redukcji takich wyrazów zapisujemy równanie w końcowej postaci cząsteczkowej * Wpływ ośrodka na charakter przepływu OVR Przykłady (11.1) - (11.4) wyraźnie ilustrują „technikę” wykorzystania metoda bilansu elektronowo-jonowego w przypadku przepływu OVR w środowisku kwaśnym lub zasadowym. Natura środowiska! ma wpływ na przebieg takiego czy innego OVR; aby „odczuć” ten wpływ, rozważmy zachowanie się jednego i tego samego utleniacza (KMnO4) w różnych środowiskach. , odzyskując do Mn+4 (Mn0j), a minimum - w sile ostatniego, w którym zmartwychwstał Shaiyaaapsya aż do (mvnganat-nOn Mn042"). Jest to wyjaśnione w następujący sposób. Kwasy linii dysocjacji tworzą jony wodorotlenkowe ffjO+, które silnie polaryzują jony 4"MoOH. Osłabiają wiązania manganu z tlenem (wzmacniając w ten sposób działanie czynnika redukującego).. W środowisku obojętnym efekt polaryzacyjny cząsteczek wody jest istotnie c-aafep. >"Jony MnO; znacznie mniej spolaryzowane. W środowisku silnie zasadowym jony wodorotlenkowe „nawet wzmacniają wiązanie Mn-O, w wyniku czego spada skuteczność reduktora i MnO^ przyjmuje tylko jeden elektron. Przykład zachowania się nadmanganianu potasu w środowisku obojętnym przedstawia reakcja (11.4). Podajmy też jeden przykład reakcji z udziałem KMnOA w środowisku kwaśnym i zasadowym

stechiometria- stosunki ilościowe między reagującymi substancjami.

Jeśli odczynniki dostaną się do interakcja chemiczna w ściśle określonych ilościach, a w wyniku reakcji powstają substancje, których ilość można obliczyć, wówczas takie reakcje nazywamy stechiometryczny.

Prawa stechiometrii:

Współczynniki w równaniach chemicznych przed wzorami związki chemiczne zwany stechiometryczny.

Wszystkie obliczenia według równań chemicznych opierają się na wykorzystaniu współczynników stechiometrycznych i są związane ze znalezieniem ilości substancji (liczby moli).

Ilość substancji w równaniu reakcji (liczba moli) = współczynnik przed odpowiednią cząsteczką.

nie dotyczy=6,02×10 23 mol -1 .

η - stosunek rzeczywistej masy produktu poseł do teoretycznie możliwego M t, wyrażone w ułamkach jednostki lub w procentach.

Jeżeli wydajność produktów reakcji nie jest określona w warunku, to w obliczeniach przyjmuje się, że jest równa 100% (wydajność ilościowa).

Schemat obliczeń zgodnie z równaniami reakcji chemicznych:

1. Napisz równanie reakcji chemicznej.
2. Nad wzorami chemicznymi substancji wpisz znane i nieznane wielkości wraz z jednostkami miary.
3. Pod wzorami chemicznymi substancji ze znanymi i nieznanymi zapisz odpowiednie wartości tych wielkości znalezionych z równania reakcji.
4. Skomponuj i rozwiąż proporcje.

Przykład. Oblicz masę i ilość tlenku magnezu powstającego podczas całkowitego spalania 24 g magnezu.

Dany: M(Mg) = 24 gr Znajdować: ν (MgO) M (MgO)

Rozwiązanie: 1. Ułóżmy równanie reakcji chemicznej: 2Mg + O2 \u003d 2MgO. 2. Pod wzorami substancji podajemy ilość substancji (liczbę moli), która odpowiada współczynnikom stechiometrycznym: 2Mg + O2 \u003d 2MgO 2 mole 2 mole 3. Wyznacz masę molową magnezu: Względna masa atomowa magnezu Ar(Mg) = 24. Ponieważ wartość masy molowej jest zatem równa względnej masie atomowej lub cząsteczkowej M(Mg)= 24 g/mol. 4. Na podstawie masy substancji podanej w warunku obliczamy ilość substancji: 5. Koniec wzór chemiczny tlenek magnezu MgO, którego masa jest nieznana, ustawiamy Xkret, nad formułą magnezu mg napisz jego masę molową: 1 mol Xkret 2Mg + O2 \u003d 2MgO 2 mole 2 mole Zgodnie z zasadami rozwiązywania proporcji: Ilość tlenku magnezu v(MgO)= 1 mol. 7. Oblicz masę molową tlenku magnezu: M (Mg)\u003d 24 g / mol, M (O)=16 g/mol. M(MgO)= 24 + 16 = 40 g/mol. Oblicz masę tlenku magnezu: m (MgO) \u003d ν (MgO) × M (MgO) \u003d 1 mol × 40 g / mol \u003d 40 g. Odpowiedź: v (MgO) = 1 mol; m(MgO) = 40 g.