Arvutused reaktsiooni­võrrandite põhjal

Näidisülesanne 1

Leia, mitu grammi tekib lämmastik­oksiidi, kui 5 mooli lämmastikku reageerib hapnikuga.

Antud: 

n(N₂) = 5 mol

Leida:

m(NO)

Lahendus. Kirjutame lämmas­tiku ja hapniku ühinemis­reaktsiooni ja tasa­kaalustame selle.

N₂ + O₂ → $2$NO

Tavatingimustes ei toimu õhu­hapniku ja lämmastiku vahel mingeid reaktsioone, äikese­löögi ajal aga lämmastik ja hapnik ühinevad ning tekib lämmastik­oksiid

Reaktsioonivõrrandist on näha, et 1 molekul N₂ reageerib 1 molekuli O₂, tekib 2 molekuli NO ehk 1 mool N₂ reageerib 1 mooli O₂ ning tekib 2 mooli NO. Kui võtame N₂ 5 mooli, s.o 5 korda rohkem, siis kulub ka O₂ 5 korda rohkem ehk 5 mooli ning tekib 5 korda rohkem NO ehk 10 mooli.

n(NO)= 10 mol

Leiame NO molaar­massi ning arvutame selle massi.

M(NO) = 14 + 16 = 30 g/mol

$m\mathit{=}n\mathit{·}M$

$m\left(\mathrm{NO}\right)\mathit{=}10 \cancel{\mathrm{mol}}·30 \mathrm{g}/\cancel{\mathrm{mol}}$ $=300 \mathrm{g}$

Vastus. 5 mooli lämmastiku ühinemisel hapnikuga tekib 300 g lämmastikoksiidi. 

Näidisülesanne 2

Mitu mooli ja mitu grammi on vaja vesinikku ja kloori, et toota 0,5 mol HCl?

Antud:

n(HCl) = 0,5 mol

Leida:

n(H₂), n(Cl₂),

m(H₂), m(Cl₂)

Soolhape kuulub ka mao­mahla koostisesse, see tagab toidu­ainete normaalse seedimise

Lahendus. Kirjutame reaktsiooni­­võrrandi ja tasa­kaalustame selle.

H₂ + Cl₂ → $2$HCl

Reaktsioonivõrrandist on näha, et 1 molekul H₂ reageerib 1 molekuli Cl₂ ja tekib 2 molekuli HCl ehk 1 mool H₂ reageerib 1 mooli Cl₂ ja tekib 2 mooli HCl. Kui soovime saada HCl 0,5 mooli ehk 2 : 0,5 = 4 korda vähem, siis kulub ka vesinikku ja kloori 4 korda vähem.

n(H₂)= 0,25 mol 

n(Cl₂) = 0,25 mol

Leiame H₂ ja Cl₂ molaar­massi ning arvutame nende massi.

M(H₂) = 2 · 1 = 2 g/mol

M(Cl₂) = 2 · 35,5 = 71 g/mol

$m=n·M$

$m\left({\mathrm{H}}_2\right)=0,25 \cancel{\mathrm{mol}}·2 \mathrm{g}/\cancel{\mathrm{mol}}$ $=0,5 \mathrm{g}$

$m\left({\mathrm{Cl}}_2\right)=0,25 \cancel{\mathrm{mol}}·71 \mathrm{g}/\cancel{\mathrm{mol}}$ $=17,75 \mathrm{g}$

Vastus. 0,5 mooli HCl tootmiseks kulub 0,25 mooli ja 0,5 grammi vesinikku ning 0,25 mooli ja 17,75 grammi kloori.

Näidisülesanne 3

Mitu mooli ja mitu liitrit (nt) vesinikku eraldus 108 grammi alumiiniumi reageerimisel soolhappega?

Antud:

m(Al) = 108 g

V_m = 22,4 l/mol

Leida: 

n(H₂)

V(H₂)

Lahendus. Leiame alumiiniumi molaar­massi ja arvutame moolide arvu.

M(Al) = 27 g/mol

$n\mathit{=}\frac{\mathit{m}}{\mathit{M}}$

$n\mathit{=}\frac{108 \cancel{\mathrm{g}}}{27 \cancel{\mathrm{g}}/\mathrm{mol}}=4 \mathrm{mol}$

Vesinik süttib kergesti ja põleb õrna sinise leegiga. Segus hapnikuga on vesinik plahvatus­ohtlik ja seetõttu tuleb selle puhtust alati enne süütamist kontrollida. Vesiniku ja hapniku segu, milles vesinikku on 2/3, nimetatakse pauk­gaasiks. Tihti demonstreeritakse vesiniku ja hapnikuga täidetud õhu­palli süütamist, mille tulemusel toimub plahvatus

Kirjutame reaktsioonivõrrandi ja tasakaalustame selle.

Reaktsioonivõrrandist on näha, et 2 mooli Al reageerimisel happega eraldub 3 mooli vesinikku. Kui reaktsioonis osaleb 4 mooli Al ehk 4 : 2 = 2 korda rohkem, siis eraldub ka vesinikku 2 korda rohkem ehk 3 · 2 = 6 mooli.

n(H₂) = 6 mol

Leiame H₂ ruumala normaaltingimustes.

$n\mathit{=}\frac{\mathit{V}}{{\mathit{V}}_{\mathit{m}}}\mathit{\Rightarrow }V\mathit{=}n\mathit{·}{V}_{\mathit{m}}$

$V\left({\mathrm{H}}_2\right)\mathit{=}6 \cancel{\mathrm{mol}}·22,4 \mathrm{l}/\cancel{\mathrm{mol}}$ $=134,4 \mathrm{l}$

Vastus. 108 grammi alumiiniumi reageerimisel sool­happega eraldus 6 mooli ehk 134,4 liitrit vesinikku.