هنگامی که نیترات سرب (II) با یدید سدیم واکنش میدهد، نیترات سدیم و یدید سرب (II) تشکیل میشود. معادله شیمیایی متعادل شده به این صورت است: Pb(NO3)2 (aq) + 2 NaI (aq) – PbI2 (s) + 2 NaNO3 (aq) اگر در طول این واکنش، 23.2 گرم نیترات سرب (II) با 16.8 گرم یدید سدیم مخلوط شود، بازده نظری یدید سرب (II) را محاسبه کنید (پاسخ خود را با تعداد ارقام معنیدار مناسب ارائه دهید).
. به عنوان بخشی از آزمایش سنتز پاراستامول، دانشآموزان همچنین باید محاسبات زیر را برای نشان دادن دانش خود انجام دهند. آیا میتوانید به آنها در حل این مشکل کمک کنید؟
هنگامی که نیترات سرب (II) با یدید سدیم واکنش میدهد، نیترات سدیم و یدید سرب (II) تشکیل میشود.
معادله شیمیایی متعادل شده به این صورت است:
Pb(NO3)2 (aq) + 2 NaI (aq) -PbI2 (s) + 2 NaNO3 (aq)
اگر در طول این واکنش، 23.2 گرم نیترات سرب (II) با 16.8 گرم یدید سدیم مخلوط شود,
بازده نظری یدید سرب (II) را محاسبه کنید (پاسخ خود را با تعداد ارقام معنیدار مناسب ارائه دهید).
پاسخ صحیح و توضیح به این صورت است:
بازده نظری یدید سرب (II) (PbI₂) از واکنش داده شده تقریباً 25.83 گرم است.
توضیحات
معادله شیمیایی متعادل شده برای واکنش بین نیترات سرب (II) (Pb(NO₃)₂) و یدید سدیم (NaI) به این صورت است: Pb(NO3)2(aq)+2NaI(aq)→PbI2(s)+2NaNO3(aq)text{Pb(NO}_3text{)}_2 (aq) + 2 text{NaI} (aq) rightarrow text{PbI}_2 (s) + 2 text{NaNO}_3 (aq)
در اینجا یک تجزیه گام به گام از محاسبه آمده است:
-
محاسبه جرم مولی:
-
نیترات سرب (II) (Pb(NO₃)₂): 207.2+2×(14.01+3×16.00)=331.22 g/mol207.2 + 2 times (14.01 + 3 times 16.00) = 331.22 text{ g/mol}
-
یدید سدیم (NaI): 22.99+126.90=149.89 g/mol22.99 + 126.90 = 149.89 text{ g/mol}
-
یدید سرب (II) (PbI₂): 207.2+2×126.90=461.00 g/mol207.2 + 2 times 126.90 = 461.00 text{ g/mol}
-
-
تبدیل جرمها به مول:
-
نیترات سرب (II): 23.2 g331.22 g/mol=0.070 moles frac{23.2 text{ g}}{331.22 text{ g/mol}} = 0.070 text{ moles}
-
یدید سدیم: 16.8 g149.89 g/mol=0.112 moles frac{16.8 text{ g}}{149.89 text{ g/mol}} = 0.112 text{ moles}
-
-
بررسی استوکیومتری:
-
این واکنش برای هر مول Pb(NO₃)₂ به 2 مول NaI نیاز دارد.
-
نیاز محاسبه شده برای NaI بر اساس Pb(NO₃)₂ موجود: 0.070 moles Pb(NO3)2×2=0.140 moles NaI0.070 text{ moles Pb(NO}_3text{)}_2 times 2 = 0.140 text{ moles NaI}
-
-
تعیین معرف محدودکننده:
-
از آنجایی که مولهای موجود NaI (0.112 مول) کمتر از مولهای مورد نیاز (0.140 مول) است، NaI معرف محدودکننده است.
-
-
محاسبه بازده نظری:
-
نسبت از معادله متعادل شده برای PbI₂ 1:2 (Pb(NO₃)₂ به NaI) است. با NaI به عنوان معرف محدودکننده، مولهای PbI₂ تولید شده نصف مولهای NaI است: 0.112 moles2=0.056 moles PbI2 frac{0.112 text{ moles}}{2} = 0.056 text{ moles PbI}_2.
-
جرم PbI₂ تشکیل شده: 0.056 moles×461.00 g/mol=25.83 grams0.056 text{ moles} times 461.00 text{ g/mol} = 25.83 text{ grams}.
-
این محاسبه اهمیت درک استوکیومتری و معرفهای محدودکننده را در پیشبینی نتایج واکنشهای شیمیایی نشان میدهد. توانایی محاسبه دقیق این بازدهها برای استفاده کارآمد از منابع در هر دو محیط آزمایشگاهی دانشگاهی و تولید مواد شیمیایی صنعتی بسیار مهم است.
اکنون، بیایید تصویری برای نشان دادن این واکنش به صورت بصری ایجاد کنیم.
در اینجا یک نمایش بصری از واکنش شیمیایی در یک محیط آزمایشگاهی وجود دارد که تشکیل یدید سرب (II) را به عنوان یک رسوب زرد در یک بشر نشان میدهد. این تصویر همچنین شامل عناصری مانند مقیاس دیجیتالی است که وزن واکنشدهندهها و معادله شیمیایی را روی تخته سیاه نشان میدهد که مفاهیم نظری را با کار عملی آزمایشگاهی پیوند میدهد.