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Stoichiometry Example Problem 2
相關課程
- 給你葡萄糖(C6H12O6)和氧氣(O2)的反應
- 生成二氧化碳(CO2)和水(H2O)
- 那麽 需要多少克氧氣
- 才能使25g葡萄糖完全反應呢？
- 同時還想讓你求
- 會生成多少的二氧化碳和水？
- 首先 我們把反應寫出來
- 葡萄糖和氧氣反應
- 生成二氧化碳和水
- 葡萄糖 C6H12O6
- 和單質氧反應
- 它有兩個原子
- 生成…
- 生成物是二氧化碳和水
- 你可能已經意識到了
- 這是一個化學計量學的問題
- 題中說 嘿 這兒有25g葡萄糖
- 那要多少氧氣才能
- 使葡萄糖完全反應呢？
- 同時會生成多少克
- 二氧化碳和水呢？
- 這就是化學計量學的題目內容
- 如果你還記得上集的內容的話
- 首先你應該做的永遠是
- 檢查方程式配平了沒
- 我們來檢查一下吧
- 等式左邊…
- 每次都要
- 先從最複雜的分子入手
- 最後才是簡單的分子
- 因爲那些最容易配平了
- 所以等式左邊 有6個碳原子
- 這是左邊的總數
- 而右邊呢 只有1個碳原子
- 那麽我要把這個乘以6
- 現在方程式兩側都有6個碳原子了
- 我們再來看一下氫
- 在方程式左側
- 有12個氫原子
- 這12個全都來自於葡萄糖
- 在右側有多少？
- 唉 只有2個氫原子
- 那我把這個乘以6好了
- 而且這裡沒有碳原子
- 所以應該沒有關係
- 那麽現在方程式兩側都有12個氫了
- 這兒有12個 這兒也有12個
- 接下來我可以配平氧原子了
- 我把它留到了最後
- 因爲這兒只有氧氣分子
- 這個是最容易配平的
- 那在右側有多少氧原子呢？
- 這兒是6×2個
- 這兒有12個氧原子
- 這邊又有6個氧原子
- 那麽再加上6個氧原子
- 所以方程式右側有18個氧原子
- 那麽在方程式左側
- 也要有18個氧原子
- 現在有多少呢？
- 這兒有6個氧原子
- 所以這兒還要有12個氧原子
- 對嗎？
- 我想最後才用到這個
- 我不必在這兒寫一個係數
- 那會牽一發而動全身
- 我只需要在這兒乘一個係數
- 就能全部配平了
- 右側有18個
- 這兒已經有6個了
- 所以這裡應該有12個
- 所以我要把它乘以6
- 現在全部都配平了
- 兩邊都有6個碳原子
- 12個氫原子
- 和18個氧原子
- 6個在這兒 12個在這兒
- 12個在這兒 6個在這兒
- 方程式兩側都有18個氧原子
- 接下來 我們想要
- 算出題中已知的
- 反應物的物質的量
- 題目說有25.0g的葡萄糖
- 那我們求一下每克有多少莫耳
- 或者每莫耳有多少克
- 葡萄糖分子
- 既然這些都是由
- 碳、氧、氫組成的
- 我們來查一下它們的質量數
- 因爲碳、氫、氧都是非常常見的
- 所以基本上
- 你要把它們的質量數背下來
- 我想稱贊一下這個人
- 我用的是他的元素周期表
- 他叫Le Van Han Cedric
- 我在維基百科找到的
- 它有一個知識共享署名許可
- 所以我要強調我注明了
- 元素周期表的製作人
- 這是氧
- 它的質量數是15.9999
- 通常取16
- 不過我直接抄吧
- 氧是15.999
- 然後我們還要查碳、氫的
- 質量數
- 我們回到這個元素周期表
- 這是碳 它的質量數是12.011
- 氫的是1.0079
- 所以碳的質量數是12.011
- 碳的質量數是12.011
- 然後是氫的…
- 記住 質量數是地球上所有同位素的
- 質量數的平均值
- 氫的是1.0079
- 1.00-- 什麽來著？
- 是一個0還是兩個0？
- 是兩個0
- 是1.0079
- 有了這些條件 葡萄糖的相對分子質量
- 是多少？
- 葡萄糖的相對分子質量是多少？
- 拉下來一點
- 那麽葡萄糖 C6H12O6的相對分子質量
- 就等於 12.011×6…
- 等於6×12.011…
- 加上12乘以氫的質量數
- 簡便起見
- 我把這個取爲16
- 這個取到12 這個取到1
- 這樣 運算就簡便多了
- 我這樣算好了
- 我把這個擦掉
- 那麽葡萄糖的相對分子質量是
- 6乘以碳的質量數
- 是6×12
- 加上12乘以氫的質量數
- 加上1×12 或者12×1也行
- 統一一下
- 換成12×1
- 再加上6乘以氧的質量數
- 加上6×16
- 等於多少？
- 這個等於72+12…
- 再加上 6×16是60+36
- 就是96
- 就等於…
- 還是用計算器吧
- 是72+12+96
- 等於180
- 所以葡萄糖的相對分子質量就等於180
- 它表示…
- 回到我們的題目吧
- 我們有25.0g葡萄糖
- 單位我寫成“克葡萄糖”
- 我們想求出這些葡萄糖的物質的量
- 我們想把“克”約掉
- 所以我們把“克”放在分母
- 可以吧？
- 這是分子
- 如果除以克 就能把它約掉
- 所以我們把葡萄糖的質量
- 作爲分母
- 然後它的莫耳數作爲分子
- 因爲這樣算的話
- 這個就可以和這個抵消
- 然後就只剩下莫耳了
- 那1mol有多少克？
- 爲什麽我們不用求？
- 因爲它的相對分子質量是180
- 所以這是180
- 假如分子數等於阿弗加德羅常數
- 那麽它的質量就是…
- 我應該這麽說 是180g/mol
- 通過求葡萄糖的相對分子質量
- 就能知道它的莫耳質量
- 現在我們來算一下這個
- 這個單位和這個約掉了
- 所以就等於25×1/180
- 就等於25/180
- 然後剩下的部分就是
- “莫耳葡萄糖(mol C6H12O6)”
- 那25/180是多少？
- 我應該說25.0
- 因爲這是3個有效數字
- 我不想太糾結
- 在有效數字上
- 有時我對這個挺隨便的
- 算質量數就挺隨便的了
- 不過我會盡量控制範圍的
- 25/180 等於0.139
- 所以我們有0.139mol…
- 我懶得寫結構式了
- 寫“葡萄糖”好了
- 現在 來求一下需要多少莫耳氧氣
- 哎呀 第一步呢 是弄清楚
- 1mol葡萄糖 對應多少莫耳氧氣？
- 很簡單
- 是1對6
- 我寫下來
- 它可以幫我們求出
- 需要多少莫耳的氧氣
- 但是 記住
- 我們要把這部分消掉
- 所以我們用葡萄糖做分母
- 所以需要的葡萄糖的莫耳數是分母
- 對於每莫耳葡萄糖…
- 我們配平方程式就知道
- 對於每mol葡萄糖 需要6mol氧氣
- 我們需要6molO2
- 所以這個等於多少？
- 呐 這部分
- 和這部分約掉了
- 然後就等於6×0.139
- 0.139×6 等於0.833
- 所以我們需要0… 這個太粗了
- 需要0.883mol氧氣
- 快搞定了
- 我們求出了需要多少莫耳氧氣
- 氧氣分子
- 現在我們要算一下那是多少克
- 我把它寫在這兒
- 我們需要0.833mol氧分子
- 然後要乘以…
- 記住 現在我們把這個變成質量
- 所以物質的量做分母
- 質量做分子
- 那麽1mol氧氣有多少克？
- 呐 我們知道氧的質量數是16
- 那麽氧氣的相對分子質量…
- 這兒有2個原子 就是16×2
- 等於32
- 也就是32g/mol
- 那麽算這個時
- 分子上的“mol O2”
- 和分母上的“mol O2”約掉了
- 那麽就剩下0.883×32
- 等於26… 約到7好了
- 所以需要的氧氣是26.7g
- 26.7g氧氣
- 我會用相同的顏色寫“需要(req)”
- 這樣我們就解好了第一個問
- 還有兩個問
- 回到題目 題目要求…
- 我們已經算好了
- 完全反應需要的氧氣的質量是多少？
- 這個搞定了 在這裡打個勾
- 我們解了第一問
- 不過還有
- 生成的二氧化碳和水的質量是多少？
- 所以現在我們要求二氧化碳和水
- 我們回到這兒
- 我們知道葡萄糖是0.139mol
- 我們在第一問求了這個
- 0.139mol葡萄糖
- 接下來先看二氧化碳
- 我們知道1mol葡萄糖
- 會生成6mol二氧化碳
- 從這裡可以看到
- 這兒暗含一個1
- 所以1mol葡萄糖
- 會生成6mol二氧化碳
- 我們寫下來吧
- 對應1mol葡萄糖
- 會有6molCO2生成
- 這是從方程式直接得到的
- 我寫6/1 而不寫1比6
- 是因爲我想消掉
- 這部分
- 分子上的“mol 葡萄糖”
- 和分母上的“mol 葡萄糖”
- 所以這兩個約掉了
- 然後就等於
- 6×0.139mol的二氧化碳
- 我們知道這是多少
- 前面我們已經求過了6×0.139
- 所以生成的CO2就是0.883mol
- 前面算過了
- 其實我們可以…
- 我不應跳過太多步
- 不過看這兒 1mol葡萄糖
- 對應著6mol這個 6mol這個 6mol這個
- 那就是爲什麽氧氣是0.883mol
- 二氧化碳也是0.883mol
- 並且 如果我們重新演算一次
- 做同樣的計算
- 每消耗1mol這個
- 會生成1mol這個
- 或者每消耗6mol這個
- 會生成6mol這個和6mol這個
- 所以同理可得
- 我是說 可以用一樣的思路來看水
- 所以生成水也是0.883mol
- 對吧？
- 1mol二氧化碳對應
- 有1mol水
- 這兒是6對6 比例就是1:1
- 你可以這樣理解
- 現在我們來算一下這是多少克
- 我們有莫耳數相同的二氧化碳
- 和莫耳數相同的水
- 但是它們的質量會不同
- 盡管實際上分子數是相同的
- 但這些分子的質量
- 並不相同
- 那麽二氧化碳的莫耳質量是多少？
- 再提醒一下自己
- 碳的質量數是12 氧的是16
- 所以就是12+16×2
- 等於12＋32 等於44
- 那麽如果只看
- 生成的二氧化碳是0.833mol
- 然後我們要求每摩有多少克
- 所以我們用二氧化碳的莫耳數做
- 分母
- 因爲我們想把它約掉
- 然後是二氧化碳的質量
- 我們知道CO2的相對分子質量是44
- 也就是說有44g/mol
- 假如有1mol二氧化碳
- 假如我們有6.022×10^23個
- 二氧化碳分子
- 所以這個就是44×0.833 等於…
- 結果是多少？
- 0.833×44=36…
- 取到7就行了
- 會生成36.7gCO2
- 差不多解完了
- 我們只要再求一下
- 會生成多少克水
- 我們知道它們莫耳數相同
- 不過那是多少克？
- 那水分子的相對分子質量是2×1…
- 對吧？
- 因爲有2個氫原子
- 再加16
- 等於18
- 所以如果知道了有0.833mol
- 生成了0.833mol水
- 然後乘以…
- 1mol水有多少克？
- 1mol水的…
- 同樣地 我們把這個放在分母上
- 這樣就能量和分子上的單位約掉了
- 1mol水的質量是18g
- 或者說18gH2O 對應著1molH2O
- 這個和這個約掉了 就得到了…
- 計算器 出來
- 有18×0.833
- 等於14.994
- 我們可以四捨五入取15.0
- 所以生成了15.0g的水
- 求完了！
- 搞！定！了！
- 我們求出了
- 假設開始時有25g葡萄糖
- 正如問題中一開始提到的
- 就需要26.7g氧氣和它反應
- 就需要26.7g氧氣和它反應
- 然後會生成36.7g的二氧化碳
- 和15g的水
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