Весовые уравнения химических процессов

Раздел: 
Русская Химия

53. Весовые уравнения химических процессов

В практической химии приходится иметь дело не с отдельными атомами и молекулами, а с весом и объёмом используемых компонентов и получаемых продуктов. Точнее сказать, приходится дело иметь не с весом и объёмом веществ, а с их весовыми и объёмными соотношениями.

Рассмотрим для примера такой химический процесс как получение обычного, оконного стекла. Его варят в особых стекловарных печах из смеси песка (SiO2), известняка (негашёной извести) (OCa) и соды (ONa2)(CO2).

Формула стекла (тоесть соотношение молекул) – такая: (ONa2)(OCa)(SiO2)6.

Зададимся вопросом: сколько песка, известняка и соды нужно загрузить в стекловарную печь, чтобы получить, допустим, 100 килограммов оконного стекла?

Сначала выпишем из таблицы веса (в кг) всех атомов, входящих в формулу стекла:

Na = 3,86*10-26; O = 2,69*10-26; C = 2,01*10-26; Ca = 6,73*10-26; Si = 4,72*10-26.

Вычислим веса (в кг) всех входящих молекул:

(ONa2) = 10,41*10-26; (CO2) = 7,39*10-26; (ONa2)(CO2) = 17,80*10-26; (OCa) = 9,42*10-26; (SiO2) = 10,10*10-26.

Определим вес (в кг) молекулы стекла:

(ONa2)(OCa)(SiO2)6 = 10,41*10-26 + 9,42*10-26 + 6*10,10*10-26 = 80,43*10-26.

Расчёт весов компонентов стекла можно вести двумя способами.

По первому способу расчёт ведётся через количество молекул.

Определим количество молекул в 100 килограммах стекла. Для этого разделим 100 килограммов на вес одной молекулы стекла:

100 / (80,43*10-26) = 1,244*1026 молекул

В одной молекуле стекла содержатся одна молекула (ONa2), одна молекула (OCa), и шесть молекул (SiO2).

Определим – сколько будут весить:

- 1,244*1026 молекул соды:
1,244*1026(ONa2)(CO2) = 1,244*1026*17,80*10-26 = 22,1 кг

- 1,244*1026  молекул известняка:
1,244*1026(OCa) = 1,244*1026*9,42*10-26 = 11,7 кг

- 6*1,244*1026 молекул песка:
6*1,244*1026 (SiO2) = 6*1,244*1026*10,10*10-26 = 75,4 кг

Сделаем проверку, и для этого вычислим предварительно вес 1,244*1026 молекул оксида натрия (ONa2):
1,244*1026(ONa2) = 1,244*1026*10,41*10-26 = 12,95 кг

Сложим компоненты и получим:

1,244*1026 (ONa2)(OCa)(SiO2)6 = 12,95 + 11,72 + 75,39 = 100 кг

Результат сходится; расчёт выполнен правильно.

 

Второй способ расчёта основывается на пропорциях.

Требуемый вес соды относится к 100 килограммам стекла, как вес молекулы соды относится к весу молекулы стекла:

вес соды / 100 кг = 17,80*10-26 / 80,43*10-26

отсюда:
вес соды = (100*17,80*10-26) / 80,43*10-26 = 22,1 кг

вес известняка / 100 кг = 9,42*10-26 / 80,43*10-26

отсюда:
вес известняка = (100*9,42*10-26 ) / 80,43*10-26 = 11,7 кг

вес песка / 100 кг = 6*10,10*10-26 / 80,43*10-26

отсюда:
вес песка = (100*6*10,10*10-26) / 80,43*10-26 = 75,4 кг

 

Результаты совпадают с ранее вычисленными.

Когда в химических процессах используются жидкие и газообразные компоненты, вместо их веса можно принимать их объёмы. Для этого достаточно вес разделить на плотность жидкого или газообразного вещества.

Плотность чистой воды, например, равна 1 кг/литр, и её объём в литрах численно равен её весу в килограммах.

Плотность газообразного хлора при нормальных условиях составляет 3,214 килограмма в одном кубометре. Значит, каждый килограмм хлора занимает объём 0,312 кубического метра.

К оглавлению                Назад        обсуждение        Далее                Следующий раздел или книга