Reaktioyhtälö ja ainemäärä

Kun tasapainotettu reaktioyhtälö on kirjoitettu niin jonkun lähtöaineen tai tuotteen ainemäärän avulla voidaan määrittää muiden aineiden ainemäärät. Yleensä tehtävässä annetaan esim toisen lähtöaineen massa tai tilavuus ja konsentraatio.

Jos yhdisteen massa tiedetään niin ainemäärä saadaan

$n=\frac{m}{M}$

Jos liuksen konsentraatio ja tilavuus tiedetään niin ainemäärä saadaan konsentraation määritelmästä
$c=\frac{n}{V}\ \Rightarrow\ n=cV$

Näiden avulla voidaan määrittää muiden reaktioon osallistuvien aineiden ainemäärät ja massat.

Esim reaktioyhtälössä

$Zn\ \left(s\right)+2HCl\ \left(aq\right)\ \rightarrow\ \ ZnCl_2\left(aq\right)+H_2\left(g\right)$

$reaktioyhtälöstä\ nähdään{,}\ että\ n\left(Zn\right)=n\left(ZnCl_2\right)=n\left(H_2\right)=2n\left(HCl\right)$

$Jos\ tie\detään\ n\left(Zn\right)\ niin\ n\left(HCl\right)=2n\left(Zn\right)$
$vastaavasti\ jos\ tie\detään\ n\left(HCl\right)\ niin\ n\left(Zn\right)=\frac{1}{2}n\left(HCl\right)$

Kaasuhitsauksessa käytettävä etyyni eli asetyleeni voi reagoidan vetykaasun kanssa, jolloin syntyy etaanikaasua. Kuinka monta grammaa etaanikaasua muodostuu ja vetyä kuluu, kun reaktiossa on 5,2 g etyyniä?

Kirjoitetaan ensin tasapainotettu reaktioyhtälö

$C_2H_2\left(g\right)+2H_2\left(g\right)\ \rightarrow\ C_2H_6\left(g\right)$

Lasketaan etyynin ainemäärä

$n\left(C_2H_2\right)=\frac{m}{M}=\frac{5{,}2g}{\left(2\cdot12{,}01+2\cdot1{,}008\right)\ \frac{g}{mol}}=0{,}19835\ mol$

$Reaktioyhtälön\ \ker toimista\ nähdään{,}\ että\ n\left(C_2H_2\right)=n\left(C_2H_6\right)\left(=0{,}19835\ mol\right)$
$ja\ n\left(H_2\right)=2\cdot n\left(C_2H_2\right)=0{,}3967\ mol$

Lasketaan etaanin massa:
$\ m\left(C_2H_6\right)=n\left(C_2H_6\right)\cdot M\left(C_2H_6\right)=0{,}19835\ mol\cdot\left(2\cdot12{,}01+6\cdot1{,}008\right)\ \frac{g}{mol}=5{,}964\ g$

ja vedyn massa:

$m\left(H_2\right)=n\left(H_2\right)\cdot M\left(H_2\right)=0{,}3967\ mol\ \cdot\left(2\cdot1{,}008\right)\ \frac{g}{mol}=0{,}7997\ g$

Etaania syntyy 6,0 g ja vetyä tarvitaan 0,80 g

Tehtävät alkaen 27

Kotitehtävät: 31, 33, (35)