6.3: Obliczenia masowe

Metody opisane w poprzedniej sekcji pozwalają nam wyrażać reaktanty i produkty w kategoriach moli, ale co jeśli chcielibyśmy wiedzieć ile gramów reaktanta będzie potrzebnych do wyprodukowania danej liczby gramów pewnego produktu? To logiczne rozszerzenie jest, oczywiście, banalne! W Rozdziale 4 nauczyliśmy się wyrażać wielkości molowe w kategoriach mas reaktantów lub produktów. Na przykład, redukcja tlenku żelaza (III) przez gazowy wodór wytwarza metaliczne żelazo i wodę. Gdybyśmy chcieli zapytać, ile gramów elementarnego żelaza powstanie w wyniku redukcji 1,0 grama tlenku żelaza (III), po prostu użylibyśmy stechiometrii molowej, aby określić liczbę moli żelaza, które zostaną wyprodukowane, a następnie przeliczylibyśmy mole na gramy, używając znanej masy molowej. Na przykład, jeden gram Fe2O3 można przeliczyć na mol Fe2O3 pamiętając, że mol substancji jest równoważny gramowi tej substancji podzielonemu przez jej masę molową:

Korzystając z tego podejścia, masę reagenta można wstawić do naszej ścieżki reakcji jako stosunek masy do masy molowej. Pokazano to tutaj dla redukcji 1,0 grama Fe2O3.

Ustawiliśmy zadanie, aby rozwiązać mol produktu; ogólne równanie jest następujące:

Stechiometryczny stosunek molowy jest tak ustawiony, że mol reagenta się zniesie, dając rozwiązanie w mol produktu. Podstawiając,

Często prościej jest wyrazić stosunek (masa)/(masa molowa), jak pokazano poniżej,

Wykonując to, i przekształcając,

Tzn. redukcja 1,0 grama Fe2O3 przez nadmiar wodoru wytworzy 0,013 mola żelaza elementarnego. Wszystkie te obliczenia są dobre do dwóch cyfr znaczących w oparciu o masę tlenku żelaza (III) w oryginalnym problemie (1,0 grama). Zauważ, że w tym rozwiązaniu mamy dwa przeliczniki (proporcje); jeden z masy na masę molową, a drugi, stechiometryczny stosunek moli z wyważonego równania chemicznego. Wiedząc, że mamy 0,013 mola Fe, możemy teraz przeliczyć to na gramy, wiedząc, że jeden mol Fe ma masę 55,85 grama; wydajność wyniosłaby 0,70 grama.

Możemy też zmodyfikować nasz podstawowy układ tak, abyśmy mogli znaleźć liczbę gramów żelaza bezpośrednio.

W tym przypadku po prostu zastąpiliśmy ilość (masę molową), aby uzyskać masę żelaza, która zostanie wyprodukowana. Ponownie ustawiamy problem tak, aby rozwiązać dla mol produktu;

W miejsce mol produktu i mol reagenta używamy wyrażeń na masę i masę molową, jak na schemacie powyżej. Stechiometryczny stosunek molowy jest tak ustawiony, że mol reagenta (danego) zniesie się, dając rozwiązanie w mol produktu. Podstawianie,

Przywracanie i odwoływanie jednostek,