Transcript ว30231 ปริมาณสัมพันธ์ สถานะของสาร และเคมีไฟฟ้า Composition Stoichiometry นายศราวุทธ แสงอุไร ครูวิชาการสาขาเคมี โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

ว30231 ปริมาณสัมพันธ์ สถานะของสาร และเคมีไฟฟ้ า
Composition Stoichiometry
นายศราวุทธ แสงอุไร
ครูวิชาการสาขาเคมี โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Mass Percentage
mass of element in compound
x 100%
molar mass of compound
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Percent Composition
The sum of the mass percents of all elements that
make up the compound.
% A + %B + … + … = 100%
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Determining Chemical Formulas
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Mass Percentage
mass of element in compound
molar mass of compound
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
x 100%
Percent Composition
The sum of the mass percents of all
elements that make up the compound.
% A + %B + … + … = 100%
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Determining Chemical Formulas
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Empircal (Simplest) Formula
• The smallest whole-number ratio of atoms
(moles) in the compound
• Calculated from composition data
• Empirical formula is accepted formula for
ionic compounds
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Determining Empirical Formula
• Convert composition data to masses in grams
– Assume 100g of substance ( if given
percent composition)
• Convert masses in grams to amounts in moles
• Find the simplest whole-number ratio
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
CH2
85.6% C, 14.4%H
C2H4
85.6% C, 14.4%H
C4H8
85.6% C, 14.4%H
C6H12
85.6% C, 14.4%H
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Calculating Molecular Formula
The molecular formula is proportional to the
empirical formula
The molecular formula mass must be
proportional to the empirical formula mass
Empirical Formula
:
Empirical Formula Mass :
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Molecular Formula
Molecular Mass
Calculating Molecular Formula
Determine the empirical formula
Calculate empirical formula mass
Determine ratio of empirical formula mass to
molecular mass
– molecular mass is experimentally
determined
Apply the ratio to the simplest formula
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Reaction Stoichiometry
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Balanced Formula Equations
CH4 (g) + O2 (g)  CO2 (g) + H2O (g)
1 atom C
4 atoms H
1 atom C
2 atoms H
2 atoms O
3 atoms O
CH4(g)
(g)++2O
O3(g)

CO
(g)
++ H
OO(g)
2
4
CH
(g)

CO
(g)
2H
4
2
2
2 (g)
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
The Balanced Formula Equation
CH4 (g) + 2O2(g)  CO2 (g) + 2H2O (g)
•Establishes relationships among
reactants and products
•Can compare two species at once
•Mole ratios
•Mass relationships derive from the
mole relationships
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Basic Stoichometric Relationships
Mole-to-mole
moles G  moles W
Mole-to mass
moles G  moles W  mass W
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Basic Stoichometric Relationships
Mass-to-mole
mass G  moles G  moles W
Mass-to-mass
mass G  moles G 
moles W  mass W
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Basic Stoichometric Relationships
Can convert from G  W only in moles
Must use molar mass to convert G or W into
moles
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Limiting Reagent and Excess Reagent
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Definitions
Limiting Reagent
– Reactant that runs out first
– Causes reaction to stop
– Limits the amount of product
Excess Reagent
– Reactant left over when reaction stops
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
How can I tell
which one is the
limiting reagent?
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Finding the Limiting Reagent
How much do I have?
How much do I need?
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Determining Limiting Reactant
“The Easy Way”
Step 1: Find quantities of all reactants in moles
– convert from grams, if necessary
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Determining Limiting Reactant
“The Easy Way”
Step 2: Divide each reactant by its coefficient from the
balanced equation
– Tells “how many” reactions can be fueled by that
reactant
• Coefficient is moles per rxn
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Determining Limiting Reactant
“The Easy Way”
Step 3: The smallest quotient from Step 2 is LR
– can “fuel” the fewest number of reactions before
it runs out
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
How can I tell how
much of the excess
reagent is left over?
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Unreacted Excess Reactant
Step 1: Determine LR
– as shown previously
Step 2: Use given quantity of LR as “starting point”
Step 3: Calculate amount of ER needed to “use up” the LR
Step 4: Subtract amount needed from amount available
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Theoretical Yield
Actual Yield
Per Cent Yield
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
2H2 + O2  2H2O
Theoretical Yield
– Maximum amount of product you can
possibly get
– Based on the chemical equation
– Determined by the limiting reactant
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Determining the Theoretical Yield
Find the limiting reactant
Use the given amount of the limiting reactant to
calculate product
– Do a regular stoichiometry problem
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Per Cent Yield
Compares actual yield to theoretical yield
Measures the efficiency of the reaction
Will usually be less than 100%
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Actual Yield
The measured amount of product actually obtained
from the experiment
– Cannot be calculated from the chemical equation
– Must be determined in the lab
– Usually less than theoretical yield
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Per Cent Yield
% Yield =
Actual
Part
Whole
Theo.
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
x 100%
Empircal (Simplest) Formula
The smallest whole-number ratio of atoms (moles) in
the compound
Calculated from composition data
Empirical formula is accepted formula for ionic
compounds
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Determining Empirical Formula
Convert composition data to masses in grams
– Assume 100g of substance ( if given percent
composition)
Convert masses in grams to amounts in moles
Find the simplest whole-number ratio
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
CH2
85.6% C, 14.4%H
C2H4
85.6% C, 14.4%H
C4H8
85.6% C, 14.4%H
C6H12
85.6% C, 14.4%H
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Calculating Molecular Formula
The molecular formula is proportional to the empirical
formula
The molecular formula mass must be proportional to
the empirical formula mass
Empirical Formula
:
Empirical Formula Mass
:
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Molecular Formula
Molecular Mass
Calculating Molecular Formula
Determine the empirical formula
Calculate empirical formula mass
Determine ratio of empirical formula mass to
molecular mass
– molecular mass is experimentally determined
Apply the ratio to the simplest formula
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Reaction Stoichiometry
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Balanced Formula Equations
CH4 (g) + O2 (g)  CO2 (g) + H2O (g)
1 atom C
4 atoms H
1 atom C
2 atoms H
2 atoms O
3 atoms O
CH4(g)
(g)++2O
O3(g)

CO
(g)
++ H
OO(g)
2
4
CH
(g)

CO
(g)
2H
4
2
2
2 (g)
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
The Balanced Formula Equation
CH4 (g) + 2O2(g)  CO2 (g) + 2H2O (g)
•Establishes relationships among
reactants and products
•Can compare two species at once
•Mole ratios
•Mass relationships derive from the
mole relationships
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Basic Stoichometric Relationships
Mole-to-mole
moles G  moles W
Mole-to mass
moles G  moles W  mass W
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Basic Stoichometric Relationships
Mass-to-mole
mass G  moles G  moles W
Mass-to-mass
mass G  moles G 
moles W  mass W
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Basic Stoichometric Relationships
Can convert from G  W only in moles
Must use molar mass to convert G or W into moles
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Limiting Reagent and Excess Reagent
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Definitions
Limiting Reagent
– Reactant that runs out first
– Causes reaction to stop
– Limits the amount of product
Excess Reagent
– Reactant left over when reaction stops
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
How can I tell which
one is the limiting
reagent?
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Finding the Limiting Reagent
How much do I have?
How much do I need?
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Determining Limiting Reactant
“The Easy Way”
Step 1: Find quantities of all reactants in moles
– convert from grams, if necessary
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Determining Limiting Reactant
“The Easy Way”
Step 2: Divide each reactant by its coefficient from
the balanced equation
– Tells “how many” reactions can be fueled by
that reactant
• Coefficient is moles per rxn
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Determining Limiting Reactant
“The Easy Way”
Step 3: The smallest quotient from Step 2 is LR
– can “fuel” the fewest number of reactions before
it runs out
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
How can I tell how
much of the excess
reagent is left over?
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Unreacted Excess Reactant
Step 1: Determine LR
– as shown previously
Step 2: Use given quantity of LR as “starting point”
Step 3: Calculate amount of ER needed to “use up”
the LR
Step 4: Subtract amount needed from amount
available
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Theoretical Yield
Actual Yield
Per Cent Yield
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
2H2 + O2  2H2O
Theoretical Yield
– Maximum amount of product you can possibly
get
– Based on the chemical equation
– Determined by the limiting reactant
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Determining the Theoretical Yield
Find the limiting reactant
Use the given amount of the limiting reactant to
calculate product
– Do a regular stoichiometry problem
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Per Cent Yield
Compares actual yield to theoretical yield
Measures the efficiency of the reaction
Will usually be less than 100%
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Actual Yield
The measured amount of product actually obtained
from the experiment
– Cannot be calculated from the chemical
equation
– Must be determined in the lab
– Usually less than theoretical yield
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Per Cent Yield
% Yield =
Actual
Part
Whole
Theo.
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร
x 100%
แหล่งอ้างอิง
• Martin S. Silberberg, Chemistry: The Molecular Nature of
Matter and Change, McGraw-Hill Higher Education, 2004
• Raymond Chang, Chemistry, Williams College, McGrawHill Higher Education, 2002
ปริมาณสัมพันธ์ ผูส้ อน อ.ศราวุทธ แสงอุไร