نحوه تبدیل لیتر به گرم در شیمی – به زبان ساده + نمونه سوال

تبدیل لیتر به گرم در شیمی یکی از تبدیل‌های بسیار مهم است که برای یافتن جرم مواد شیمیایی با استفاده از چگالی استفاده می‌شود. همچنین این تبدیل در محاسبات استوکیومتری برای محلول‌سازی یا به دست آوردن جرم واکنش‌دهنده‌ها و فرآورده‌ها در واکنش‌ها استفاده می‌شود. تبدیل لیتر به گرم در شیمی با استفاده از چگالی، مقدار مول ماده، حجم گاز یا ... انجام می‌شود. در این مطلب از مجله فرادرس می‌آموزیم نحوه تبدیل لیتر به گرم در شیمی چیست.

در ابتدای این مطلب با نحوه تبدیل لیتر به گرم در شیمی آشنا می‌شویم. در ادامه، تبدیل لیتر به گرم با استفاده از چگالی و با استفاده از مول و ضرایب استوکیومتری را می‌آموزیم. در ادامه به صورت جزئی‌تر، روش مرحله به مرحله تبدیل لیتر به گرم در شیمی با استفاده از حجم مولی گاز و غلظت محلول را یاد می‌گیریم. در نهایت با حل مثال‌های این تبدیل، به خوبی روش محاسبات آن را می‌آموزیم. با مطالعه این مطلب تا انتها می‌توانید به شکلی کامل بیاموزید تبدیل لیتر به گرم در شیمی چیست.

تبدیل لیتر به گرم در شیمی

تبدیل لیتر به گرم در شیمی زمانی کاربرد دارد که بخواهیم حجم یک مایع یا گاز را به جرم آن تبدیل کنیم. این تبدیل در آزمایشگاه‌ها، مسائل استوکیومتری، تهیه محلول‌ها، صنایع شیمیایی و حتی آشپزی کاربرد زیادی دارد، زیرا بعضی مواد بر حسب لیتر اندازه‌گیری می‌شوند اما برای انجام محاسبات شیمیایی به جرم آن‌ها نیاز داریم.

برای انجام این تبدیل باید چگالی ماده را بدانیم، چون هر ماده چگالی متفاوتی دارد. در این روش، حجم ماده در چگالی آن ضرب می‌شود تا جرم بر حسب گرم به دست آید. همچنین،‌ واکنش‌های شیمیایی اغلب شامل مواد جامدی هستند که جرم آن‌ها قابل اندازه‌گیری است، و همچنین گازهایی که اندازه‌گیری حجم برای آن‌ها مناسب‌تر است. مسائل استوکیومتری از این نوع را مسائل جرم به حجم یا حجم به جرم می‌نامند.

تبدیل لیتر به گرم در استوکیومتری

در استوکیومتری، تبدیل لیتر به گرم زمانی استفاده می‌شود که یکی از مواد واکنش به صورت گاز یا مایع داده شده باشد اما برای انجام محاسبات شیمیایی به جرم آن نیاز داشته باشیم. این تبدیل کمک می‌کند مقدار مواد شرکت‌کننده یا تولیدشده در واکنش‌ها را محاسبه کنیم. در مسائل گازها معمولا حجم گاز به مول و سپس به گرم تبدیل می‌شود و در مایعات نیز با استفاده از چگالی، حجم بر حسب لیتر به جرم بر حسب گرم تبدیل می‌شود. این روش در محاسبه مقدار واکنش‌دهنده‌ها، محصولات و بازده واکنش کاربرد زیادی دارد.

تبدیل لیتر به گرم در استوکیومتری با استفاده از مفاهیمی مانند جرم مولی، ضرایب استوکیومتری، چگالی، حجم مولی گاز و غلظت مولار انجام می‌شود. در ادامه این مفاهیم و تبدیل واحدهای مربوط به آن‌ها را توضیح می‌دهیم.

جرم مولی

جرم مولی یکی از کسرهای شیمیایی پرکابرد است که نسبت جرم به مول را برای اتم‌ها و ترکیبات مختلف نمایش می‌دهد. جرم مولی ترکیبات مختلف با جمع جرم اتمی اتم‌های سازنده آن به دست می‌آید. جرم مولی عناصر مختلف در جدول تناوبی عناصر داده شده است.

برای مثال، جرم مولی آب از رابطه زیر به دست می‌آید.

$$‌{M} = 2 \times (1.00794\; g/mol) + 1 \times (15.9994\; g/mol) = 18.01528\; g/mol \nonumber$$

با استفاده از جرم مولی می‌توان مقادیر مول به دست آمده مختلف را به گرم و گرم به دست آمده را به مول تبدیل کرد.

ضرایب استوکیومتری

در یک واکنش موازنه‌شده، تعداد اتم‌های هر عنصر در دو طرف معادله برابر است. ضریب استوکیومتری عددی است که برای موازنه تعداد اتم‌های هر عنصر، در جلوی اتم‌ها، یون‌ها یا مولکول‌ها در معادله شیمیایی نوشته می‌شود. اگرچه ضرایب استوکیومتری می‌توانند کسری باشند، اما معمولا از اعداد صحیح استفاده می‌شود و این حالت ترجیح داده می‌شود.

این ضرایب استوکیومتری اهمیت زیادی دارند، زیرا نسبت مولی بین واکنش‌دهنده‌ها و فرآورده‌ها را مشخص می‌کنند. برای مثال، در معادله موازنه‌شده زیر می‌توان تعیین کرد که ۲ مول از هیدروژن با ۱ مول از اکسیژن واکنش داده و ۲ مول فرآورده آب تولید می‌کند. بدین ترتیب می‌توان تعیین کرد که هیدروژن و آب به نسبت ۱:۱ و اکسیژن و آب به نسبت ۱:۲ واکنش می‌دهند.

$$2H_2+O_2‌\rightarrow2H_2O$$

اگر تعداد مول‌های یک ماده واکنش‌دهنده را بدانیم، می‌توانیم با استفاده از نسبت مولی موجود در معادله، مقدار مول‌های ماده تولیدشده یا مصرف‌شده دیگر را محاسبه کنیم. به این نسبت‌ها «ضریب تبدیل استوکیومتری» گفته می‌شود.

حجم مولی گاز

یکی از ویژگی‌های مشترک بین همه گازها، حجم مولی است. حجم مولی، حجم ۱ مول از یک گاز است. در شرایط STP، حجم مولی یک گاز را می‌توان به راحتی با استفاده از قانون گاز ایده‌آل تعیین کرد.

در شرایط استاندارد STP، حجم گازها ۲۲٫۴ مول بر لیتر است. بدین ترتیب با داشتن لیتر گاز و جرم مولی آن می‌توانیم با تبدیل لیتر به گرم، مقدار جرم حجم مشخصی از گاز را محاسبه کنیم. به عبارت دیگر، حجم مولی گازها در STP برابر ۲۲٫۴ L/mol است. این حجم مولی در مسائل استوکیومتری به عنوان یک ضریب تبدیل بسیار مفید استفاده می‌شود، البته فقط زمانی که شرایط مسئله در STP باشد.

غلظت مولار

غلظت مولار یکی از واحدهای سنجش غلظت محلول‌ها است که مقدار مول ماده حل شونده در لیتر محلول را مشخص می‌کند. مولاریته (مول بر لیتر) رابطه‌ای بین تعداد مول‌ها و حجم محلول برقرار می‌کند. اگر حجم و مولاریته معلوم باشند، می‌توان تعداد مول را محاسبه کرد و اگر تعداد مول و مولاریته معلوم باشند، می‌توان حجم را به دست آورد. این مفهوم در معادلات شیمیایی و رقیق‌سازی محلول‌ها کاربرد زیادی دارد.

برای مثال، با داشتن حجم و غلظت مولار یک محلول می‌توانیم با تبدیل لیتر به گرم مقدار جرم ماده موجود در محلول یا ماده واکنش دهنده با یک محلول را به دست آوریم.

یادگیری شیمی دهم با فرادرس

برای درک بهتر نحوه تبدیل لیتر به گرم در شیمی نیاز ابتدا با مفاهیمی چون جرم اتمی میانگین، محاسبات تبدیل کسرها، موازنه واکنش شیمیایی، موازنه به روش وارسی و رفتار گازها آشنا شوید. پیشنهاد می‌کنیم برای آشنایی بیشتر با این مفاهیم و مسائل، به مجموعه فیلم آموزش دروس پایه دهم فرادرس بخش شیمی مراجعه کنید که با زبانی ساده ولی کاربردی به توضیح این مفاهیم می‌پردازد.

همچنین، با مشاهده فیلم‌های آموزش فرادرس که در ادامه آورده شده است، می‌توانید به آموزش‌های بیشتری درباره تبدیل لیتر به گرم در شیمی دسترسی داشته باشید.

• فیلم آموزش شیمی ۲ پایه یازدهم رشته علوم تجربی و ریاضی و فیزیک فرادرس
• فیلم آموزش علوم تجربی پایه نهم بخش شیمی فرادرس
• فیلم آموزش شیمی عمومی ۱ و ۲ مرور و حل مساله فرادرس

تبدیل لیتر به گرم چیست؟

تبدیل لیتر به گرم فرایندی است که در آن یک مقدار بر حسب لیتر (L) که واحد اندازه‌گیری حجم است به گرم (g) که واحد اندازه‌گیری جرم است تبدیل می‌شود. ممکن است این مفهوم را در منابع آموزشی یا نمودارها با عنوان «جدول تبدیل لیتر به گرم» نیز مشاهده کنید. از آنجا که لیتر حجم را اندازه می‌گیرد و گرم جرم را، این تبدیل به چگالی ماده بستگی دارد.

مواد مختلف چگالی‌های متفاوتی دارند، بنابراین ۱ لیتر همیشه برابر با مقدار ثابتی گرم نیست. برای مایعات یا مواد دیگر، مقدار تبدیل بسته به سنگین‌تر یا سبک‌تر بودن ماده تغییر می‌کند. تبدیل لیتر به گرم در شیمی در مسائل استوکیومتری کاربرد دارد.

لیتر چیست؟

لیتر یک واحد اندازه‌گیری حجم در سیستم متریک است که در سراسر جهان برای اندازه‌گیری مایعات کاربرد گسترده‌ای دارد. سیستم متریک به دلیل مبتنی بودن بر توان‌های عدد ۱۰، تبدیل واحدها را ساده می‌کند. هر یک لیتر برابر با ۱۰۰۰ میلی‌لیتر یا ۱ دسی‌متر مکعب است. نماد لیتر (L) بوده و معمولا برای بیان حجم مایعات و گازها استفاده می‌شود.

در ادامه تبدیل‌ واحدهای مهم لیتر آورده شده است.

گرم چیست؟

گرم یک واحد اندازه‌گیری جرم در سیستم متریک است. از این واحد برای اندازه‌گیری وزن اجسام یا مقدارهای کوچک استفاده می‌شود. هر یک گرم برابر با یک‌هزارم کیلوگرم است. نماد گرم (g) است. گرم برای اندازه‌گیری وزن (جرم) مواد جامد به کار می‌رود.

تبدیل لیتر به گرم با استفاده از چگالی

تبدیل لیتر به گرم در شیمی با استفاده از چگالی انجام می‌شود، زیرا چگالی رابطه بین جرم و حجم را مشخص می‌کند. برای این کار ابتدا باید چگالی ماده را داشته باشیم که معمولا بر حسب گرم بر میلی‌لیتر یا گرم بر لیتر داده می‌شود. سپس حجم داده شده بر حسب لیتر را به واحد سازگار با چگالی تبدیل می‌کنیم و از رابطه چگالی استفاده می‌کنیم تا جرم به دست آید.

در این روش، اگر چگالی بر حسب گرم بر لیتر باشد، حجم مستقیما در چگالی ضرب می‌شود تا جرم بر حسب گرم به دست آید. اگر چگالی بر حسب گرم بر میلی‌لیتر باشد، ابتدا لیتر به میلی‌لیتر تبدیل می‌شود و سپس در چگالی ضرب می‌شود. این روش در مسائل استوکیومتری برای تبدیل حجم مواد به جرم آن‌ها و انجام محاسبات واکنش‌های شیمیایی بسیار کاربرد دارد.

مراحل تبدیل لیتر به گرم با استفاده از چگالی

در ادامه مراحل تبدیل لیتر به گرم با استفاده از چگالی آورده شده است.

1. مشخص کردن حجم ماده بر حسب لیتر
2. به دست آوردن چگالی ماده (گرم بر لیتر یا گرم بر میلی‌لیتر)
3. در صورت نیاز تبدیل واحد حجم به میلی‌لیتر یا لیتر متناسب با چگالی
4. استفاده از رابطه چگالی برای محاسبه جرم
5. ضرب حجم در چگالی برای به دست آوردن جرم بر حسب گرم

چگالی چیست؟

چگالی یک ویژگی فیزیکی است که از تقسیم جرم یک جسم بر حجم آن به دست می‌آید. چگالی، بدون توجه به اندازه نمونه، همیشه مقدار ثابتی دارد. برای مثال، چگالی یک نمونه خالص از تنگستن همیشه برابر با ۱۹٫۲۵ گرم بر سانتی‌متر مکعب است. این یعنی چه یک گرم از نمونه داشته باشید و چه یک کیلوگرم، چگالی آن تغییر نخواهد کرد. رابطه چگالی نیز به صورت زیر است:

$$\rho = \dfrac{m}{v}$$

در این رابطه $$\rho$$ برابر با چگالی، $$v$$ برابر با حجم (لیتر) و $$m$$ جرم ماده (گرم) است. بنابراین برای تبدیل لیتر به گرم در شیمی با استفاده از چگالی کافی است حجم ماده را در چگالی آن ضرب کنيم. رایج‌ترین واحدهایی که برای بیان چگالی استفاده می‌شوند $$g/{cm}^3$$ و $$g/mL$$ هستند.

واحد استاندارد SI برای چگالی در اصل $$kg/m^3$$ است. واحد گرم بر سانتی‌متر مکعب با گرم بر میلی‌لیتر برابر است. پیشنهاد می‌کنیم برای آشنایی بیشتر با سایر واحدهای چگالی و درک بهتر محاسبات مربوط به آن، مطلب یکای چگالی چیست مجله فرادرس را مطالعه کنید.

برای محاسبه چگالی کافی است از رابطه چگالی استفاده کنیم. برای مثال، اگر یک مکعب فلزی جرمی برابر با ۷ گرم و حجمی برابر با ۵ سانتی‌متر مکعب داشته باشد، چگالی آن برابر خواهد بود با:

$$\rho = \frac{7\; g}{5\;cm^3}= 1.4\; g/cm^3$$

مثال تبدیل لیتر به گرم با استفاده از چگالی

برای درک بهتر نحوه تبدیل لیتر به گرم در شیمی با استفاده از چگالی به مثال‌های زیر دقت کنید.

مثال ۱

جرم جسمی با حجم ۲۳٫۵ میلی‌لیتر و چگالی ۱۰٫۰ گرم بر لیتر را محاسبه کنید.

پاسخ

برای حل این سوال ابتدا حجم را به لیتر تبدیل کرده و سپس از رابطه (جرم = چگالی × حجم) استفاده می‌کنیم.

$$23.5\ mL = 0.0235\ L$$

$$m = \rho \times V$$

$$m = 10.0\ \frac{g}{L} \times 0.0235\ L$$

$$m = 0.235\ g$$

مثال ۲

جرم مایعی با حجم ۳٫۲ لیتر و چگالی ۸۰۰ گرم بر لیتر را محاسبه کنید.

پاسخ

برای حل این سوال حجم را در چگالی ضرب می‌کنیم تا جرم ماده به دست آید.

$$m = \rho \times V$$

$$m = 800\ \frac{g}{L} \times 3.2\ L$$

$$m = 2560\ g$$

مثال ۳

جرم ماده‌ای با حجم ۷۵۰ میلی‌لیتر و چگالی ۱۲۰۰ گرم بر لیتر را محاسبه کنید.

پاسخ

ابتدا میلی‌لیتر را به لیتر تبدیل کرده و سپس از رابطه چگالی استفاده می‌کنیم.

$$750\ mL = 0.750\ L$$

$$m = \rho \times V$$

$$m = 1200\ \frac{g}{L} \times 0.750\ L$$

$$m = 900\ g$$

تبدیل لیتر به گرم در استوکیومتری

در استوکیومتری، تبدیل لیتر به گرم اغلب از طریق مول انجام می‌شود، چون در واکنش‌های شیمیایی ارتباط اصلی بین مواد بر اساس مول است. ابتدا حجم ماده (به‌ویژه اگر گاز باشد) به مول تبدیل می‌شود و سپس با استفاده از جرم مولی، مقدار مول به جرم تبدیل می‌شود.

این روش کمک می‌کند بتوان مقدار دقیق مواد مصرفی یا تولیدی در واکنش‌ها را محاسبه کرد و بین واحدهای حجم و جرم ارتباط برقرار کرد. مراحل تبدیل لیتر به گرم با استفاده از مول به ترتیب زیر است.

1. مشخص کردن حجم ماده (لیتر)
2. تبدیل حجم به مول (با استفاده از حجم مولی یا چگالی در صورت نیاز)
3. تعیین جرم مولی ماده
4. تبدیل مول به گرم با ضرب در جرم مولی
5. به دست آوردن جرم نهایی برای استفاده در محاسبات استوکیومتری

تبدیل لیتر به گرم با چگالی در استوکیومتری

در استوکیومتری، تبدیل لیتر به گرم زمانی انجام می‌شود که مقدار یک ماده به صورت حجم داده شده باشد اما برای انجام محاسبات واکنش به جرم آن نیاز داشته باشیم. در این حالت ابتدا باید نوع ماده و چگالی آن مشخص شود، سپس با استفاده از رابطه چگالی، حجم به جرم تبدیل می‌شود تا بتوان محاسبات مربوط به نسبت‌های واکنش‌دهنده‌ها و محصولات را انجام داد. این تبدیل کمک می‌کند ارتباط بین مقادیر حجمی و جرمی در واکنش‌های شیمیایی دقیق‌تر محاسبه شود.

مراحل تبدیل لیتر به گرم با چگالی در استوکیومتری به ترتیب زیر است.

1. مشخص کردن حجم ماده بر حسب لیتر
2. تعیین چگالی ماده
3. تبدیل واحدها در صورت نیاز
4. استفاده از رابطه چگالی برای تبدیل حجم به جرم
5. به دست آوردن جرم برای استفاده در محاسبات استوکیومتری

پیشنهاد می‌کنیم برای آشنایی بیشتر با مسائل استوکیومتری و روش حل آن‌ها، فیلم آموزش حل مسائل استوکیومتری فرادرس که لینک آن در ادامه آورده شده است را مشاهده کنید.

تبدیل لیتر به گرم گاز در شرایط استاندارد

در مسائل استوکیومتری، برای تبدیل لیتر گاز به گرم معمولا از مفهوم مول استفاده می‌شود. چون گازها در شرایط STP دارای حجم مولی مشخصی هستند، می‌توان حجم گاز را ابتدا به مول تبدیل کرد و سپس با استفاده از جرم مولی، جرم ماده را به دست آورد. این روش برای محاسبه مقدار مواد گازی مصرف‌شده یا تولیدشده در واکنش‌های شیمیایی بسیار کاربرد دارد. مراحل تبدیل لیتر به گرم گاز در شرایط استاندارد به ترتیب زیر است.

1. مشخص کردن حجم گاز (لیتر)
2. تبدیل حجم گاز به مول با استفاده از حجم مولی ۲۲٫۴ مول بر لیتر در STP
3. تعیین جرم مولی گاز
4. تبدیل مول به گرم با ضرب در جرم مولی
5. به دست آوردن جرم نهایی برای استفاده در محاسبات استوکیومتری

برای درک بهتر این مراحل، به مثال‌های زیر دقت کنید.

مثال ۱

در ۹۶٫۱ لیتر گاز هیدروژن چند گرم وجود دارد؟ (جرم مولی گاز هیدروژن برابر با ۲ گرم بر مول است.)

پاسخ

برای پاسخ به این سوال، ابتدا باید لیتر گاز را در حجم مولی آن (۲۲٫۴ مول بر لیتر) تقسیم کنیم تا مول آن به دست آید. سپس با ضرب مول در جرم مولی، مقدار گرم آن به دست می‌آید.

$$96.1\ L \times \frac{1\ mol}{22.4\ L}\times \frac{2\ g}{1\ mol} = 8.58\ g$$

مثال ۲

یک بالن هوای گرم دارای ۱۰۰۲۰ لیتر هوا است که عمدتا از گاز نیتروژن تشکیل شده است. جرم این گاز چند گرم است؟ (جرم مولی نیتروژن = ۲۸ گرم بر مول)

پاسخ

برای پاسخ به این سوال لیتر گاز را در حجم مولی آن (۲۲٫۴ مول بر لیتر) تقسیم کرده تا مول آن به دست آید. سپس با ضرب مول در جرم مولی، مقدار گرم آن به دست می‌آید.

$$10020\ L \times \frac{1\ mol}{22.4\ L}\times \frac{28\ g}{1\ mol}=12525g$$

تبدیل لیتر به گرم با استفاده از غلظت مولار

در مسائل استوکیومتری و محلول‌ها، برای تبدیل لیتر به گرم معمولا از غلظت مولار استفاده می‌شود. در این روش، ابتدا حجم محلول و مولاریته برای محاسبه تعداد مول‌های ماده حل‌شده به کار می‌روند. سپس با استفاده از جرم مولی، مقدار مول به گرم تبدیل می‌شود. این روش در محاسبه مقدار مواد مصرفی یا تولیدی در واکنش‌های شیمیایی بسیار کاربرد دارد.

مراحل تبدیل لیتر به گرم با استفاده از غلظت مولار به ترتیب زیر است.

1. مشخص کردن حجم محلول (لیتر)
2. تعیین غلظت مولار محلول (mol/L)
3. محاسبه تعداد مول‌ها با رابطه مولاریته × حجم
4. تعیین جرم مولی ماده
5. تبدیل مول به گرم با ضرب در جرم مولی
6. به دست آوردن جرم نهایی ماده در محلول

مثال تبدیل لیتر به گرم با استفاده از غلظت مولار

برای درک بهتر مراحل ارائه شده در قسمت قبل برای تبدیل لیتر به گرم در شیمی با استفاده از مولاریته، به مثال‌های زیر دقت کنید.

مثال ۱

چه جرمی از سدیم کلرید در نتیجه واکنش ۲ لیتر محلول نیم مولار اسید کلیدریک در واکنش زیر تولید می‌شود؟

$$\mathrm{HCl + NaOH ‌\rightarrow NaCl + H_2O}$$

$$\mathrm{NaCl}=58.44\:‌{g/mol}$$

پاسخ

برای تبدیل لیتر به گرم در این سوال ابتدا باید لیتر محلول را با استفاده از مولاریته به مول آن تبدیل کرده و سپس با استفاده از ضرایب استوکیومتری به مول ماده سدیم کلرید تبدیل کنیم.

در نهایت با استفاده از جرم مولی سدیم کلرید، گرم آن به دست می‌آید.

$$2.0\:‌{L HCl}\times\frac{0.50\:‌{mol HCl}}{1\:‌{L HCl}}\times\frac{1\:‌{mol NaCl}}{1\:‌{mol HCl}}\times\frac{58.44\:‌{g NaCl}}{1\:‌{mol NaCl}}=58.44\:‌{g NaCl}$$

مثال ۲

در نتیجه واکنش کلسیم کربنات و سدیم کربنات مواد زیر تولید می‌شود.

$$\mathrm{CaCl_2 + Na_2CO_3 ‌\rightarrow CaCO_3 + 2NaCl}$$

اگر غلظت محلول سدیم کربنات برابر با ۰٫۸ مولار باشد، مقدار گرم کلسیم کربنات تولیدی را از ۱٫۵ لیتر سدیم کربنات به دست آورید. ($$\mathrm{CaCO_3}=100.09\:‌{g/mol}$$)

پاسخ

برای تبدیل لیتر به گرم در این سوال ابتدا باید لیتر محلول را با استفاده از مولاریته به مول آن تبدیل کرده و سپس با استفاده از ضرایب استوکیومتری به مول ماده کلسیم کربنات تبدیل کنیم.

در نهایت با استفاده از جرم مولی کلسیم کربنات، گرم آن به دست می‌آید.

$$1.5\:‌{L Na}_2‌{CO}_3\times\frac{0.80\:‌{mol Na}_2‌{CO}_3}{1\:‌{L Na}_2‌{CO}_3}\times\frac{1\:‌{mol CaCO}_3}{1\:‌{mol Na}_2‌{CO}_3}\times\frac{100.09\:‌{g CaCO}_3}{1\:‌{mol CaCO}_3}=120.1\:‌{g CaCO}_3$$

مثال تبدیل لیتر به گرم در استوکیومتری

برای درک تمامی روش های تبدیل لیتر به گرم در شیمی در مسائل استوکیومتری که در قسمت قبل آموختیم، به مثال های زیر دقت کنید.

مثال ۱

اکسید کلسیم برای حذف دی‌اکسید گوگرد تولیدشده در نیروگاه‌های زغال‌سنگ‌سوز، طبق واکنش زیر استفاده می‌شود.

$$2 ‌{CaO} ‌( s ‌) + 2 ‌{SO_2} ‌( g ‌) + ‌{O_2} ‌( g ‌) ‌\rightarrow 2 ‌{CaSO_4} ‌( s ‌)\nonumber$$

برای واکنش کامل با $$1.4 \times 10^3 \: ‌{L}$$ لیتر دی‌اکسید گوگرد، چه جرمی از اکسید کلسیم مورد نیاز است؟

پاسخ

برای پاسخ به این سوال، ابتدا باید مقدار حجم بر حسب لیتر گوگرد دی اکسید را با استفاده از ضریب حجم مولی گازها به مول گوگرد دی اکسید تبدیل کنیم. سپس با استفاده از ضرایب استوکیومتری مول اکسید کلسیم را به دست آورده و سپس با استفاده از جرم مولی آن، گرم کلسیم اکسید به دست می‌آید. این محاسبات با استفاده از ضرایب تبدیل استوکیومتری به شکل زیر نوشته می‌شود.

$$‌{L} \: ‌{SO_2} ‌\rightarrow ‌{mol} \: ‌{SO_2} ‌\rightarrow ‌{mol} \: ‌{CaO} ‌\rightarrow ‌{g} \: ‌{CaO}\nonumber$$

$$1.4 \times 10^3 \: ‌{L} \: ‌{SO_2} \times \frac{1 \: ‌{mol} \: ‌{SO_2}}{22.4 \: ‌{L} \: ‌{SO_2}} \times \frac{2 \: ‌{mol} \: ‌{CaO}}{2 \: ‌{mol} \: ‌{SO_2}} \times \frac{56.08 \: ‌{g} \: ‌{CaO}}{1 \: ‌{mol} \: ‌{CaO}} = 3.5 \times 10^3 \: ‌{g} \: ‌{CaO}\nonumber$$

مثال ۲

طی واکنش زیر، چند گرم منیزیم با اسید کلریدریک ۰٫۷۵۰ مولار در حجم ۱۲٫۲۵ لیتر واکنش می‌دهد؟

$$‌{Mg}‌{(}s‌{)}{‌{ + 2 HCl}}‌{(}aq‌{)}‌\rightarrow {‌{H}_{2}}‌{(}g‌{)}‌{ + Mg}{‌{Cl}}_{2}‌{(}aq‌{)}$$

پاسخ

ابتدا مول HCl را از حاصل ضرب مولاریته در حجم به دست می‌آوریم. سپس با استفاده از نسبت استوکیومتری واکنش (۲ مول HCl برای ۱ مول Mg)، مول Mg را محاسبه می‌کنیم. در نهایت با ضرب در جرم مولی Mg، جرم نهایی به دست می‌آید.

$$m = (0.750\ mol/L \times 12.25\ L)\times \frac{1\ mol\ Mg}{2\ mol\ HCl}\times 24.3\ g/mol$$

$$m=4.595\times24.3=111.7\ g$$

مثال ۳

جرم یدید سرب به دست آمده طی واکنش زیر از ۲۵ لیتر محلول ۲ مولار سدیم یدید چقدر است؟

$$‌{Pb}‌{(}‌{N}‌{O}_{3}‌{)}_{2}‌{(}aq‌{)}{‌{ + 2 NaI}}‌{(}aq‌{)}‌\rightarrow {‌{PbI}_{2}}‌{(}s‌{)}‌{ + 2 NaN}{‌{O}}_{3}‌{(}aq‌{)}$$

پاسخ

ابتدا مول NaI از مولاریته و حجم محاسبه می‌شود. سپس با توجه به نسبت واکنش، مول سرب یدید به دست می‌آید و در نهایت به جرم تبدیل می‌شود.

$$n(NaI)=2.00\times25.0=50.0\ mol$$

$$n(PbI_2)=\frac{50.0}{2}=25.0\ mol$$

$$m=25.0\times461=11525\ g$$

مثال ۴

آلومینیوم فلزی با اسید سولفوریک واکنش می‌دهد و گاز هیدروژن تولید می‌کند. اگر ۲٫۴۹ لیتر گاز هیدروژن در شرایط STP تولید شود، چه مقدار آلومینیوم (بر حسب گرم) مصرف شده است؟ (جرم مولی آلومینیوم = ۲۶٫۹۸ گرم)

$$2 \: ‌{Al} ‌( s ‌) + 3 ‌{H_2SO_4} ‌( aq ‌) ‌\rightarrow ‌{Al_2(SO_4)_3} ‌( aq ‌) + 3 ‌{H_2} ‌( g ‌)\nonumber$$

پاسخ

ابتدا از حجم گاز هیدروژن در شرایط STP استفاده می‌کنیم تا آن را به مول تبدیل کنیم. سپس با استفاده از نسبت استوکیومتری واکنش، مول Al را به دست می‌آوریم و در نهایت آن را به جرم تبدیل می‌کنیم.

$$2.49\ L\ H_2 \times \frac{1\ mol\ H_2}{22.4\ L}\times \frac{2\ mol\ Al}{3\ mol\ H_2}\times \frac{26.98\ g}{1\ mol\ Al}=2g\ Al$$

آزمون تبدیل لیتر به گرم در شیمی

برای درک بهتر آنچه در این مطلب از مجله فرادرس آموختید به سوالات زیر پاسخ دهيد. در نهایت می‌توانید با کلیک بر روی گرینه «دریافت نتیجه آزمون» تعداد پاسخ‌های صحیح خود را مشاهده کنید.