1
• บทท่ี 3 ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏกิ ริ ิยาเคมี ได้แก่ มวลอะตอม เลขอะตอม และมวลโมลาร์ของธาตุ มวลโมเลกลุ เปอร์เซน็ ต์องค์ประกอบของสารประกอบ สตู รอยา่ งงา่ ย ปฏิกิริยาเคมีและสมการเคมี ปริมาณของสารตงั้ ต้นและสาร ผลติ ภณั ฑ์ สารกาหนดปริมาณ ผลผลติ ของปฏิกิริยา • บทท่ี 4 ปฏิกริ ิยาของสารละลายในนา้ ได้แก่ คณุ สมบตั ิทวั่ ไปของสารละลายใน นา้ ความเข้มข้นของสารละลาย Royal Thai Navy Academy 2
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏกิ ริ ิยาเคมี มวลอะตอม • เนื่องจากอะตอมมีขนาดเลก็ มาก อะตอมเบาทีส่ ดุ มีมวลประมาณ 1.6 X 10-24 กรัม • ทาให้ไมส่ ามารถชง่ั มวลของอะตอมโดยตรงได้ • จงึ ไมน่ ิยมใช้มวลท่ีแท้จริง (absolute mass) แตน่ ิยมใช้มวลเปรียบเทียบ (relative mass) แทน เรียกวา่ หน่วยมวลอะตอม (atomic mass unit , amu) Royal Thai Navy Academy 3
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏิกริ ิยาเคมี มวลอะตอม หน่วยมวลอะตอม (atomic mass unit , amu) • ข้อตกลงนานาชาตกิ าหนดให้ ใช้ธาตคุ าร์บอนเป็นมาตรฐาน โดยให้ • มวล 1 อะตอมของคาร์บอน -12 = 12 amu • ดงั นนั้ 1 amu = มวลของ1อ2ะตอมคาร์บอน -12 162C Note: 1 amu = 1.66 x 10-24 กรัม Royal Thai Navy Academy 4
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏิกริ ิยาเคมี มวลอะตอม มวลอะตอมเฉล่ีย มวลอะตอมเฉล่ยี = ∑ ( isotope x ratio in natural) ∑ (ratio in natural) Royal Thai Navy Academy 5
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏิกริ ิยาเคมี มวลอะตอม มวลอะตอมเฉล่ีย C ในธรรมชาตมิ ี 2 ไอโซโทป คือ มี C-12 = 98.90% และ C-13 = 1.10% (C-12 มีมวล 12.00000 amu และ C-13 มีมวล 13.00335 amu) ดังนัน้ จงึ ต้อง คานวณมวลอะตอมคาร์บอนเป็ นมวลเฉล่ีย ดังนี้ มวลอะตอมเฉล่ียของคาร์บอนในธรรมชาติ = (98.90) x (12.00000 amu) + (1.10) x (13.00335 amu) = 12.01 amu 98.90 + 1.10 Royal Thai Navy Academy 6
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏกิ ริ ิยาเคมี โมลและเลขอาโวกาโดร • โมล (mole) หมายถงึ ปริมาณสารท่ีประกอบด้วย อนุภาค เท่ากับจานวนอะตอมของ C -12 จานวน 12 กรัม ซ่งึ มจี านวน 6.02 x 1023 อนุภาค gemini.tntech.edu 1 โมล = 6.022 x 1023 อนุภาค = NA(เลขอาโวกาโดร :Avogadro’s number) Royal Thai Navy Academy 7
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏิกริ ิยาเคมี โมลและเลขอาโวกาโดร การใช้ประโยชน์จากเลขอาโวกาโดรในการหาค่ามวลอะตอมและการเปล่ียน หน่วยระหว่าง amu และ g C-12 มวล 12 g มีอะตอม C-12 จานวน 6.022 x1023 อะตอม ดังนัน้ 12 g C-12 จานวน 6.022 x1023 อะตอม มีมวล 12 g C-12 จานวน 1 อะตอม มีมวล 6.022 x1023 C-12 1 อะตอมมีมวล = 1.993 x 10 -23 g Royal Thai Navy Academy 8
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏิกริ ิยาเคมี โมลและเลขอาโวกาโดร ตวั อยา่ งท่ี 2.3 ฮีเลียม (He) เป็นแก๊สที่ใช้ประโยชน์ในอตุ สาหกรรม ในงานวจิ ยั ท่ี อณุ หภมู ติ ่า การดานา้ ลกึ และในลกู โป่ ง He 6.46 g มีกี่โมล วิธีคดิ ดตู ารางธาตุ He มีมวลอะตอม 4.003 ดงั นนั้ He 4.003 g = 1 mol He 6.46 g = 1 x 6.46 = 1.61 mol 4.003 ตอบ He 6.46 g. มี 1.61 mol Royal Thai Navy Academy 9
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏกิ ริ ิยาเคมี โมลและเลขอาโวกาโดร 1 Mg 87.3 g. มีก่โี มล ? (M.W. = 24.305 amu) 2 ตะก่ัว (Pb) 12.4 โมล หนักก่ีกรัม ? (M.W. = 207.2 amu) 3 จงคานวณจานวนอะตอมของโพแทสเซียม(K) ท่มี ีมวลเท่ากบั 0.551 g ? (M.W. = 39.0983 amu) Royal Thai Navy Academy 10
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏิกริ ิยาเคมี มวลโมเลกลุ มวลโมเลกุล (molecular mass) คือ ผลบวกของมวลอะตอม (atom mass unit (amu)) ของอะตอมทงั้ หมดในโมเลกุล เช่น มวลโมเลกุลของนา้ (H2O) = 2 (มวลอะตอมของ H) + 1 (มวลอะตอมของ O) = 2 (1.00) + 1 (16.00) = 2.00 + 16.00 = 18.00 Royal Thai Navy Academy 11
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏกิ ริ ิยาเคมี มวลโมเลกลุ จงหามวลโมเลกุลของเมทานอล(CH4O) คาถาม จงหามวลโมเลกุลของเมทานอล(CH4O) วธิ ีคดิ มวลอะตอม C=12.01, H=1.008,O=16.00 มวลโมเลกุล CH4O = 1(12.01)+4(1.008)+1(16.00) = 12.01+4.032+16.00 = 32.042 ตอบ มวลโมเลกุล CH4O = 32.042 Royal Thai Navy Academy 12
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏกิ ริ ิยาเคมี โมลโมเลกลุ มวลต่อโมลของโมเลกุล หรือ 1 mol โมเลกุลของธาตุใดๆ มีมวลเท่ากับมวล โมเลกุลของสารประกอบนัน้ ในหน่วยกรัม และประกอบด้วยอนุภาคเท่ากบั 6.02 x1023 โมเลกุล 1 โมลโมเลกุลของสารประกอบ Y = มวลโมเลกุลของสารประกอบ Y (g) = มีโมเลกุลของสารประกอบYจานวน 6.02 x 1023 โมเลกุล เช่น มวลโมเลกุลของนา้ (H2O) = 18.02 amu ดังนัน้ H2O 1 โมลโมเลกุล มีมวล 18.02 กรัม และประกอบด้วยโมเลกุลของนา้ 6.02 x 1023 โมเลกุล Royal Thai Navy Academy 13
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏกิ ริ ิยาเคมี โมลโมเลกลุ แก๊ส H2 2 g = 1 mol = 6.022 x 1023 molecule 14 แก๊ส O2 32 g = 1 mol = 6.022 x 1023 molecule นา้ H2O 18 g = 1 mol = 6.022 x 1023 molecule Royal Thai Navy Academy
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏิกริ ิยาเคมี โมลโมเลกลุ คานวณจานวนโมลของคลอโรฟอร์มท่ีมีนา้ หนัก(CHCl3) 198 g วธิ ีคดิ จะหาจานวนโมลของ CHCl3 ต้องทราบมวล 1 โมลของ CHCl3ก่อน เปิ ดตารางธาตุ ดมู วลอะตอม C = 12.0, H =1.008, Cl = 35.45 มวลโมเลกุลของ CHCl3= 1(12.01) + 1(1.008) + 3(35.45) = 119.368 CHCl3 119.368 g = 1 โมล ดังนัน้ CHCl3 198 g = 1 x 198 = 1.66 โมล 119.368 ตอบ CHCl3 198 g = 1.66 โมล Royal Thai Navy Academy 15
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏิกริ ิยาเคมี โมลโมเลกลุ คาถาม จงหาจานวนอะตอมของ H ใน C3H8O 72.5 g 16 วิธีคดิ C3H8O 1 โมเลกุลมอี ะตอม H 8 อะตอม ดงั นัน้ C3H8O 1 โมล จะมี อะตอม H = 8 x 6.022x1023 อะตอม เปิ ดตารางธาตุ มวลอะตอม C= 12.01, H=1.008, O=16.00 มวลโมเลกุล C3H8O = 3(12.01)+8(1.008)+1(16.00) = 60.094 C3H8O 60.094 g มอี ะตอม H = 8 x 6.022 x 1023 อะตอม C3H8O 72.5 g มอี ะตอม H = 8x6.022x1023x72.5 อะตอม 60.094 = 5.812 x 1024 อะตอม ตอบไอโซโพรพานอล (C3H8O) 72.5 g มี H 5.812 x 1024 อะตอม Royal Thai Navy Academy
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏิกริ ิยาเคมี เปอร์เซ็นต์องค์ประกอบของสารประกอบ %องค์ประกอบของธาตุ = n x มวลโมลาร์ของธาตุ x 100% มวลโมลาร์ ของสารประกอบ เม่ือ n = จานวนโมลของธาตุในสารประกอบ ตย. H2O2 1 โมลโมเลกุล มี H 2 โมลอะตอม มี O 2 โมลอะตอม %มวอลงโคม์ปลราะรก์ Hอ2บOข2อ=ง2(H1.=0028)x + 2(16) = 34.02 1.008 x 100% = 5.926% 34.02 %องค์ประกอบของ O = 234x.0126 x 100% = 94.06% Royal Thai Navy Academy 17
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏิกริ ิยาเคมี เปอร์เซ็นต์องค์ประกอบของสารประกอบ คานวณเปอร์เซน็ ต์โดยมวลของแต่ละธาตใุ นกรดซลั ฟุริก (H2SO4) กาหนดมวลอะตอม H=1.008, S=32.07, O=16 • มวลโมเลกุล H2SO4=2(1.008)+1(32.07)+4(16)=98.086 • %องค์ประกอบของ H = 2 x 1.008 x 100% = 2.055% 98.086 • %องค์ประกอบของ S = 1 x 32.07 x 100% = 32.696% 98.086 • %องค์ประกอบของ O = 4 x 16 x 100% = 65.249% 98.086 Royal Thai Navy Academy 18
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏิกริ ิยาเคมี เปอร์เซ็นต์องค์ประกอบของสารประกอบ จงหาสูตรอย่างง่ายของสารประกอบท่มี ีองค์ประกอบเป็ น %โดยมวล ดังนี้ K:24.75% , Mn:34.77%, O:40.51%(K=39, Mn=55, O=16) สัดส่วนโมล K : Mn : O = 24.75 : 34.77 : 40.51 39 55 16 = 0.64 : 0.63 : 2.53 = 1: 1 : 4 สูตรอย่างง่าย คือ KMnO4 Royal Thai Navy Academy 19
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏกิ ริ ิยาเคมี เปอร์เซ็นต์องค์ประกอบของสารประกอบ จงคานวณจานวนกรัมของ Al ใน Al2O3 371 g กาหนดมวลอะตอม Al=27, O=16 • มวลโมเลกุล Al2O3 = 2(27)+3(16)=102 • ดงั นัน้ AAl2l2OO33 102 g มี Al อยู่ 54 g 371g มี Al อยู่ 54x371 102 =196.41g ตอบ Royal Thai Navy Academy 20
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏกิ ริ ิยาเคมี การหาสูตรโมเลกุล • การคานวณสตู รจาก %องค์ประกอบโดยมวลจะเป็นสตู รอยา่ งงา่ ย เพราะคา่ ตวั เลขที่กากบั ในสตู รจะเป็นตวั เลขจานวนเตม็ ท่ีน้อยที่สดุ เสมอ • แตถ่ ้าทราบคา่ มวลโมลาร์ของสารประกอบ จะเป็นเลขจานวนเตม็ ที่เป็นตวั คณู ใน สตู รอยา่ งงา่ ย Royal Thai Navy Academy 21
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏิกริ ิยาเคมี การหาสูตรโมเลกุล ตย. สารประกอบตัวอย่างหน่ึง ประกอบด้วยไนโตรเจน(N)1.52 g และออกซเิ จน(O) 3.47gมวลโมลาร์ของสารประกอบนีม้ ีค่าระหว่าง 90-95 g จงหาสูตรโมเลกุลของ สารประกอบนีแ้ ละมวลโมลาร์ท่ีถกู ต้อง สัดส่วนโมล N : O = 1.52 : 3.4 = 0.11: 0.22 = 1 : 2 14 16 สูตรอย่างง่าย คือ NO2 MW.ของสูตรอย่างง่าย=1(14)+2(16) = 46 MW.ของสูตรโมเลกุล = 90-95 , n = 90/46 = 2 สูตรโมเลกุล = (NO2)n = (NO2)2 = N2O4 มวลโมลาร์ N2O4 = 2(14)+4(16) = 92 Royal Thai Navy Academy 22
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏกิ ริ ิยาเคมี การหาสูตรโมเลกุล สารประกอบตวั อย่างหน่ึงประกอบด้วยโบรอน(B) 6.444 g และ 23 ไฮโดรเจน(H) 1.803 g มวลโมลาร์ของสารประกอบนีป้ ระมาณ 30 สูตรโมเลกุลของสารประกอบนีค้ ืออะไร (B=10.81,H=1.008) สดั สว่ นโมล B:H = 6.444 : 1.803 = 0.6 : 1.8 = 1:3 10.81 1.008 สตู รอยา่ งง่าย คือ BH3 MW.ของสตู รอยา่ งงา่ ย = 1(10.81) + 3(1.008) = 13.834 มวลโมลาร์ของสารประกอบนีป้ ระมาณ 30 n = MW.สารประกอบ = 30 = 2.169 MW.สตู รอยา่ งง่าย 13.834 สตู รโมเลกลุ ของสารประกอบนีค้ ือ (BH3)2 = B2H6 Royal Thai Navy Academy
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏกิ ริ ิยาเคมี สถานะและดลุ สมการเคมี • สถานะสารในสมการเคมี g แทนคาวา่ gas : สถานะแก๊ส l แทนคาวา่ liquid : สถานะของเหลว s แทนคาวา่ solid : สถานะของแข็ง aq แทนคาวา่ aqueous solution: สภาพที่มนี า้ ล้อมรอบ • การดุลสมการ เพ่ือให้เป็นไปตามกฎทรงมวล จานวนอะตอมทางซ้าย กบั ทาง ขวามือต้องเทา่ กนั ดงั นี ้ สมการที่ยงั ไมด่ ลุ : H2 + O2 H2O สมการท่ีดลุ แล้ว: 2H2 + O2 2H2O Royal Thai Navy Academy 24
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏกิ ริ ิยาเคมี สถานะและดุลสมการเคมี 2H2 + O2 2H2O 2 โมล + 1 โมล 2 โมล 2(2.02g) = 4.04g + 1(32 g) 2(18.02g) สารตัง้ ต้น 4.04+32 = 36.04 g = ผลติ ภณั ฑ์ 36.04 g Royal Thai Navy Academy 25
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏิกริ ิยาเคมี สถานะและดุลสมการเคมี วธิ ีดลุ สมการเคมีแบบโมเลกุล • ต้องทราบวา่ สารตงั้ ต้นและผลติ ภณั ฑ์คืออะไร • เขียนสญั ลกั ษณ์และสตู รของสารตงั้ ต้นและผลติ ภณั ฑ์ • ทาจานวนอะตอมของธาตใุ นสารตงั้ ต้นและผลิตภณั ฑ์ให้เทา่ กนั ก่อนดลุ : KClO3 KCl + O2 ดุลแล้ว : 2KClO3 2KCl + 3O2 Royal Thai Navy Academy 26
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏกิ ริ ิยาเคมี สถานะและดุลสมการเคมี ดลุ สมการเคมี • เลือกธาตุท่ีปรากฏครัง้ เดียวในแต่ละข้างของสมการและมีจานวนอะตอม เท่ากนั ทัง้ สองข้างของสมการ สูตรท่ีมีธาตุเหล่านีต้ ้องมี สัมประสทิ ธ์ิ*เท่ากัน • มองหาธาตุท่ีปรากฏครัง้ เดยี วในแต่ละข้างของสมการท่ีมีจานวนอะตอมไม่ เท่ากนั แล้วดุลจานวนอะตอมให้เท่ากัน • ดุลจานวนอะตอมของธาตุท่พี บในสูตรของสารตงั้ แต่ 2 สารขนึ้ ไป • ตรวจสอบจานวนอะตอมในสมการท่ีดุลแล้ว ให้จานวนอะตอมก่อนและหลัง ปฏกิ ริ ิยาเท่ากนั หมายเหตุ สัมประสทิ ธ์ิ* คือ ตัวเลขหน้าสูตรเคมี เช่น สัมประสทิ ธ์ิ สัมประสทิ ธ์ิ 2 H2 + O2 2 H2O ธ์ิ Royal Thai Navy Academy 27
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏิกริ ิยาเคมี สถานะและดลุ สมการเคมี ตัวอย่าง จงเขียนสมการท่ีดุลแล้วของปฏกิ ริ ิยาเคมีการนาแก๊สโพรเพน มาเผาไหม้อย่างสมบูรณ์ในอากาศ จะได้แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์และไอนา้ วธิ ีทา ให้ทาตามขัน้ ตอนวธิ ีการดุลสมการเคมี 1. ต้องทราบว่าสารตัง้ ต้นและผลติ ภณั ฑ์คืออะไร แก๊สโพรเพน + แก๊สออกซเิ จน แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ +นา้ 2.เขียนสัญลักษณ์และสูตรของสารตัง้ ต้นและผลติ ภัณฑ์รวมทัง้ สถานะ C3H8(g) + O2(g) CO2(g) + H2O(g) Royal Thai Navy Academy 28
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏกิ ริ ิยาเคมี สถานะและดลุ สมการเคมี C3H8(g) + O2(g) CO2(g) + H2O(g) 3.ทาจานวนอะตอมของธาตุในสารตงั้ ต้นและผลติ ภัณฑ์ให้เท่ากนั 3.1 เลือกธาตุท่ีปรากฏครัง้ เดียวในแต่ละข้างของสมการและมีจานวนอะตอมเท่ากันทัง้ สองข้างของสมการ สูตรท่มี ีธาตุเหล่านีต้ ้องมี สัมประสทิ ธ์ิ*เท่ากัน ในสมการนีไ้ ม่มี 3.2 มองหาธาตุท่ีปรากฏครัง้ เดียวในแต่ละข้างของสมการท่ีมีจานวนอะตอมไม่เท่ากนั แล้วดลุ จานวนอะตอมให้เท่ากัน ในท่นี ี้ คือ C กับ H ทาให้อะตอม C ทางซ้าย-ขวา เท่ากัน ต้องเตมิ 3 หน้า C ทางขวา C3H8(g) + O2(g) 3CO2(g) + H2O(g) Royal Thai Navy Academy 29
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏิกริ ิยาเคมี สถานะและดุลสมการเคมี C3H8(g) + O2(g) 3CO2(g) + H2O(g) ทาให้อะตอม H ทางซ้าย-ขวา เท่ากนั ต้องเตมิ 4 หน้า H2O ทางขวา C3H8(g) + O2(g) 3CO2(g) + 4H2O(g) 3.3 ดุลจานวนอะตอมของธาตุท่ีพบในสูตรของสารตงั้ แต่ 2 สารขนึ้ ไป ในท่ีนี้ คือ O ทาให้อะตอม O ทางซ้าย-ขวา เท่ากัน นับ O ทางขวาได้ 6+4 = 10 ต้องเตมิ 5 หน้า O2 ทางซ้าย C3H8(g)+ 5O2(g) 3CO2(g)+ 4H2O(g) Royal Thai Navy Academy 30
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏิกริ ิยาเคมี สถานะและดลุ สมการเคมี C3H8(g)+5O2(g) 3CO2(g)+4H2O(g) การตรวจสอบความถูกต้อง ให้ลองดทู ีละอะตอมทกุ ธาตใุ นสตู รทางซ้าย ต้องเทา่ กบั อะตอม ธาตใุ นสตู รทางขวา C ซ้าย= 1x3= 3 C ขวา = 3x1=3 H ซ้าย =1x8 =8 H ขวา = 4x2 = 8 O ซ้าย = 5x2=10 O ขวา = (3x2)+(4x1) =10 Royal Thai Navy Academy 31
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏิกริ ิยาเคมี สถานะและดลุ สมการเคมี จงดุลสมการต่ อไปนี ้ Fe2O3 + CO Fe + CO2 วธิ ีทา ให้ทาตามขัน้ ตอนวธิ ีการดุลสมการเคมี 1. ต้องทราบว่าสารตงั้ ต้นและผลติ ภัณฑ์คืออะไร 2. เขียนสัญลักษณ์และสูตรของสารตัง้ ต้นและผลติ ภัณฑ์ โจทย์ให้สมการเคมีมาแล้ว คือ Fe2O3(s) + CO (g) Fe (s) + CO2(g) Royal Thai Navy Academy 32
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏิกริ ิยาเคมี สถานะและดลุ สมการเคมี Fe2O3(s) + CO (g) Fe (s) + CO2(g) 3. ทาจานวนอะตอมของธาตใุ นสารตงั้ ต้นและผลติ ภณั ฑ์ให้เทา่ กนั 3.1 เลือกธาตทุ ่ีปรากฏครัง้ เดียวในแตล่ ะข้างของสมการและมีจานวนอะตอมเทา่ กนั ทงั้ สอง ข้างของสมการ สตู รที่มีธาตเุ หลา่ นีต้ ้องมี สมั ประสทิ ธิ์เทา่ กนั ในท่ีนี ้คือ อะตอม C Fe2O3(s) + CO (g) Fe (s) + CO2(g) 3.2 มองหาธาตทุ ี่ปรากฏครัง้ เดียวในแตล่ ะข้างของสมการที่มีจานวนอะตอมไมเ่ ทา่ กนั แล้วดลุ จานวนอะตอมให้เทา่ กนั ในท่นี ีค้ ืออะตอม Fe ทาให้อะตอม Fe ทางซ้าย-ขวา เทา่ กนั ต้อง เติม 2 หน้า Fe ทางขวา Fe2O3(s) + CO (g) 2Fe (s) + CO2(g) Royal Thai Navy Academy 33
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏิกริ ิยาเคมี สถานะและดลุ สมการเคมี 3.3 ดลุ จานวนอะตอมของธาตทุ ่ีพบในสตู รของสารตงั้ แต่ 2 สารขนึ ้ ไป ในทีน่ ีค้ ือ อะตอม O ทา ให้อะตอม O ทางซ้าย-ขวา เทา่ กนั โดยระวงั ตวั ที่ดลุ มาแล้วด้วย ในที่นี ้ ต้องเติม 3 หน้า CO ทางซ้าย และ CO2 ทางขวา ตอบ Fe2O3(s) + 3CO (g) 2Fe (s) + 3CO2(g) 3.4 ตรวจสอบจานวนอะตอมในสมการท่ีดลุ แล้ว ให้จานวนอะตอมก่อนและหลงั ปฏิกริ ิยาเทา่ กนั สารตงั้ ต้น ผลติ ภณั ฑ์ Fe 2 = 2 C 3 =3 O 3+3=6 = 3x2 = 6 Royal Thai Navy Academy 34
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏิกริ ิยาเคมี สถานะและดลุ สมการเคมี 3.8 ปริมาณของสารตงั้ ต้นและสารผลติ ภณั ฑ์ • ปริมาณสารสมั พนั ธ์ (Stoichiometry) คือ การศกึ ษาเชิงปริมาณของสารตงั้ ต้นและ สารผลติ ภณั ฑ์ในปฏิกิริยาเคมี • ใช้ วิธีโมล คือ สปส.ของปริมาณสารสมั พนั ธ์ในสมการเคมี สามารถใช้ทานาย จานวนโมลของแตล่ ะสารได้ 2CO(g) + O2(g) 2CO2 2 โมเลกลุ 1 โมเลกลุ 2 โมเลกลุ 2(6.02x1023) โมเลกลุ 1(6.02x1023) โมเลกลุ 2(6.02x1023)โมเลกลุ 2 โมล 1 โมล 2 โมล Royal Thai Navy Academy 35
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏกิ ริ ิยาเคมี สถานะและดลุ สมการเคมี วธิ ีการท่วั ไปในการแก้ปัญหาปริมาณสารสัมพันธ์ 1. เขียนสมการท่ีดลุ แล้วของสมการเคมี 2. เปลย่ี นปริมาณสารตงั้ ต้นที่ให้มา(หน่วย g หรือหน่วยอน่ื ) เป็นจานวนโมล 3. ใช้สดั สว่ นโมลจากสมการท่ีดลุ แล้วในการคานวณหามวลของผลติ ภณั ฑ์ที่เกิดขนึ ้ 4. เปลี่ยนจานวนโมลของผลติ ภณั ฑ์ให้เป็น g หรือหนว่ ยอืน่ Royal Thai Navy Academy 36
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏิกริ ิยาเคมี สถานะและดุลสมการเคมี ตย.3.13 กระบวนการสลายกลโู คสเป็นพลงั งานในร่างกาย ดงั นี ้ MW. C6H12O6 C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O =6(12)+1(12)+6(16) =180 ถ้า C6H12O6 ถกู ใช้ไป 856 g จะเกิด CO2 กี่กรัม MW.CO2 =1(12)+2(16)=44 C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O 1 mol 6 mol 1x180=180g 6x44=264g ดงั นนั ้ C6H12O6 180 g เกิด CO2 264 g C6H12O6 856 g เกิด CO2 264x856 =1255 g ตอบ 180 Royal Thai Navy Academy 37
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏกิ ริ ิยาเคมี สถานะและดลุ สมการเคมี 2CH3OH + 3O2 2CO2 + 4H2O MW. CH3OH = 2 mol 4 mol 1(12)+3(1)+1(16)+1(1) =32 MW.H2O = 2(1)+1(16)=18 2x32=64g 4(18)=72g 209 g ? g ตงั้ คา่ CH3OH 64 g เกิด H2O 72 g CH3OH 209 g เกิด H2O 72x209 = 235 g 64 Royal Thai Navy Academy 38
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏกิ ริ ิยาเคมี สารกาหนดปริมาณ 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) จงหาจานวนกรัมของ O2 ท่ใี ช้ในการเกดิ NO2 2.21 g Royal Thai Navy Academy 39
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏิกริ ิยาเคมี สารกาหนดปริมาณ 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) MW. O2= 2(16)=32 1 mol 2 mol MW. NO2 =1(14)+2(16)=46 1x32=32g 2(46)=92g ?g 2.21 g ตงั้ ค่า NO2 92 g ได้จาก O2 32 g NO2 2.21 g ได้จาก O2 32x2.21 = 0.77g ตอบ 92 Royal Thai Navy Academy 40
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏิกริ ิยาเคมี สารกาหนดปริมาณ • สารกาหนดปริมาณ : สารตงั้ ต้นท่ใี ช้หมดก่อนในการทาปฏกิ ริ ิยา • สารท่มี ากเกินพอ : สารตัง้ ต้นท่มี ีมากเกนิ ความจาเป็ นท่ตี ้องใช้ในการ เกดิ ปฏกิ ริ ิยากับสารกาหนดปริมาณ จากรูป สารสี....เ.ข...ยี ..ว...เป็ นสารกาหนดปริมาณ สารสี.....แ...ด..ง.....เป็ นสารท่มี ากเกนิ พอ www.chem4kids.com 41 Royal Thai Navy Academy
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏกิ ริ ิยาเคมี สารกาหนดปริมาณ Ex.13.15 2NH3(g)+CO2(g) (NH2)2CO(g)+H2O ใช้ 637.2g NH3 ทาปฏกิ ริ ิยากับ 1142 g CO2 (a) สารใดเป็ นสารกาหนดปริมาณ (b) คานวณมวล (NH2)2CO ท่ีเกดิ ขนึ้ (c) มวลของสารท่เี หลืออยู่เกนิ พอหลังปฏกิ ริ ิยาสนิ้ สุดลง แนวคดิ : หาจานวนกรัมท่ีทาปฏกิ ริ ิยากันพอดีจากสมการเคมี มาเทียบกับปริมาณสาร ตัง้ ต้นท่โี จทย์ให้ Royal Thai Navy Academy 42
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏิกริ ิยาเคมี สารกาหนดปริมาณ 2NH3(g) + CO2(g) (NH2)2CO(g) + H2O MW. NH3= 1(14)+1(3)=17 MW. CO2 =1(12)+2(16)=44 2mol 1mol 1mol MW. (NH2)2CO= 2(1(14)+2(1))+1(12)+1(16) = 60 2x17=34g 1x44=44g 1x60=60g ตงั ้ คา่ NH3 34 g = CO2 44 g NH3 637.2 g = CO2 44x637.2 = 824.6 g 34 NH3เป็นสารกาหนดปริมาณ (ใช้หมด) (a) CO2 เป็นสารเกินพอ เหลอื = 1142-824.6=317.4 g (c) Royal Thai Navy Academy 43
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏิกริ ิยาเคมี สถานะและดุลสมการเคมี 22NmHol3(g) + C1Om2o(gl ) (NH21)2mCoOl(g)+H2O MW. NH3= 1(14)+1(3)=17 2x17=34g 1x44=44g 1x60=60g MW. CO2=1(12)+2(16)=44 MW. (NH2)2CO= 2(1(14)+2(1))+1(12)+1(16) = 60 ตัง้ ค่า NH3 34 g เกดิ (NH2)2CO 60 g NH3 637.2 g เกดิ (NH2)2CO 60x637.2 = 1124.47 g 34 เกดิ (NH2)2CO = 1124.47 g (b) Royal Thai Navy Academy 44
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏกิ ริ ิยาเคมี สถานะและดลุ สมการเคมี แบบฝึ กหดั 3.15 2Al + Fe2O3 Al2O3 + 2 Fe ใช้ Al 124 g ทาปฏกิ ริ ิยากับ Fe2O3 601 g (a) คานวณมวล Al2O3 ท่ีเกดิ ขนึ้ ในหน่วยกรัม (b) สารท่เี หลืออยู่ในปฏกิ ริ ิยาหลังปฏกิ ริ ิยาสนิ้ สุดลงมีค่าเท่าไร Royal Thai Navy Academy 45
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏกิ ริ ิยาเคมี สารกาหนดปริมาณ 2Al + Fe2O3 Al2O3 + 2 Fe 2mol 1mol 1mol MW. Al= 27 2x27=54g 1x160=160g 1x102=102g MW. Fe2O3=2(56)+3(16) =160 MW. Al2O3=2(27)+3(16) = 102 ตัง้ ค่า Al 54 g = Fe2O3 160 g Al 124 g = Fe2O3 160x124/54=367.4 g Al เป็ นสารกาหนดปริมาณ (ใช้หมด) Fe2O3 เป็ นสารเกนิ พอ เหลือ = 601-367.4=233.6 g ตัง้ ค่า Al 54 g เกดิ Al2O3 102 g Al 124 g เกดิ Al2O3 102x124 = 234.2 g 54 Royal Thai Navy Academy 46
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏิกริ ิยาเคมี สถานะและดุลสมการเคมี 3.10 ผลผลติ ของปฏกิ ริ ิยา • ผลผลติ ตามทฤษฎี (theoretical yield) คือ ปริมาณผลติ ภณั ฑ์ท่ีคานวณได้ จากปริมาณสัมพันธ์ตามสมการเคมี • แต่ในทางปฏบิ ตั ิ ปริมาณผลติ ภัณฑ์ท่ีได้มักมีค่าน้อยกว่าท่ีได้จากทฤษฎี • ค่าท่ีใช้วัดประสทิ ธิภาพของปฏกิ ริ ิยา คือ ผลผลติ ร้อยละ (percentage yield) • ผลผลติ ร้อยละ = ผลผลติ ท่ไี ด้จริง x 100 ผลผลติ ตามทฤษฎี Royal Thai Navy Academy 47
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏกิ ริ ิยาเคมี ร้อยละการเกดิ ผลิตภณั ฑ์ จากปฏิกิริยาการเตรียมไททาเนียม ดงั นี ้ TiCl4(g) + 2Mg(l) Ti(s) + 2MgCl2(l) ในระบบอตุ สาหกรรมต้องใช้ TiCl4 3.54x107g ทาปฏิกิริยากบั Mg 1.13x107g (a) จงคานวณคา่ ทางทฤษฎีของผลผลติ Ti (g) (b) คานวณคา่ %ผลผลติ ถ้า Ti ท่ีได้มีเพียง 7.91x106 g Royal Thai Navy Academy 48
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏกิ ริ ิยาเคมี ร้อยละการเกดิ ผลิตภณั ฑ์ (a) จงคานวณค่าทางทฤษฎีของผลผลิต Ti (g) TiCl4(g) + 2Mg(l) Ti(s) + 2MgCl2(l) MW. TiCl4 = 1(47.9)+4(35.45) 1mol 2mol 1mol =189.7 1x189.7 2x24.31 1x47.9 MW.Mg = 24.31 =189.7g =48.62g =47.9 g MW.Ti = 47.9 ตงั้ ค่า TiCl4 189.7 g = Mg 48.62 g TiCl4 3.54x107 g = Mg 48.62 x 3.54x107 =0.907x10 7g 189.7 โจทย์ให้ Mg 1.13x107g แสดงว่า ใช้ TiCl4 หมดจะมี Mg เกนิ พอ Mg เหลือ = 1.13x107-0.907x107= 2.23x106 g Royal Thai Navy Academy 49
ความสัมพนั ธ์ของมวลในปฏกิ ริ ิยาเคมี ร้อยละการเกิดผลิตภณั ฑ์ (a) จงคานวณคา่ ทางทฤษฎีของผลผลติ Ti (g)ตอ่ TiCl4(g) + 2Mg(l) Ti(s) + 2MgCl2(l) MW. TiCl4= 1(47.9)+4(35.45) 1mol 1mol =189.7 2mol 1x346.2 2x24.31 1x47.9 MW.Mg = 24.31 =189.7g =48.62g =47.9 g MW.Ti = 47.9 ตงั้ คา่ ใช้ TiCl4 189.7 g เกิด Ti 47.9 g ใช้ TiCl4 3.54x107g เกิด Ti 47.9x 3.54x107 =0.894x107g 189.7 ตอบ (a) คา่ ทางทฤษฎีของผลผลติ Ti(g) = 8.94x106g Royal Thai Navy Academy 50
Search
