5.3 Støkiometriske utrekningar | Kjemi 1

Bruk støkiometri til å rekne ut mengder i kjemiske reaksjonar.

60 min

19 oppgaver

StøkiometriReaktantforholdTeoretisk utbytteReelt utbytteProsentutbytteAvgrensande reaktant

Du leser den tradisjonelle versjonen

Din fremgang i kapitlet

0 / 19 oppgaver

Kapitlets plass i kurset

Bygger på

4.2Balansering av reaksjonslikninger 5.1Mol og molmasse

Støkiometri og molforhold

Støkiometri handlar om kvantitative berekningar i kjemiske reaksjonar baserte på molforhold.

Molforhold frå reaksjonslikningar

Ei balansert reaksjonslikning viser molforholdet mellom reaktantar og produkt.

Eksempel:
$2\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{H}_2\text{O}$

Molforhold:
- 2 mol H₂ reagerer med 1 mol O₂
- Dette gjev 2 mol H₂O

Tolking:
- 2 : 1 : 2 (H₂ : O₂ : H₂O)

Framgangsmåte for støkiometriske berekningar:

1. Skriv balansert reaksjonslikning
2. Finn molforhold frå koeffisientane
3. Berekn stoffmengder (n = m/M eller n = cV)
4. Bruk molforhold til å finne ukjend stoffmengd
5. Konverter tilbake til ønskt eining (masse, volum, osv.)

✏️Eksempel 1: Molforhold

I reaksjonen:

\text{N}_2 + 3\text{H}_2 \rightarrow 2\text{NH}_3

Kor mykje ammoniakk (NH₃) blir danna dersom 3 mol nitrogen (N₂) reagerer fullstendig?

Løysing:

Molforhold frå reaksjonslikning:
1 mol N₂ gjev 2 mol NH₃

Berekning:
$n(\text{NH}_3) = n(\text{N}_2) \times \frac{2}{1} = 3 \times 2 = 6 \text{ mol}$

Svar: Det blir danna 6 mol ammoniakk.

📝Oppgave 5-18

Molforhold frå reaksjonslikningar:

I $2\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{H}_2\text{O}$ , kor mykje O₂ trengst for 4 mol H₂?

I $\text{C} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2$ , kor mykje CO₂ blir danna frå 5 mol C?

I $\text{N}_2 + 3\text{H}_2 \rightarrow 2\text{NH}_3$ , kor mykje H₂ trengst for 10 mol NH₃?

Masse-til-masse berekningar

For å berekne masse produkt frå masse reaktant:

Framgangsmåte:

1. Skriv balansert reaksjonslikning
2. Konverter masse til mol: n = m/M
3. Bruk molforhold frå reaksjonslikning
4. Konverter tilbake til masse: m = n × M

Eksempel:
$2\text{Mg} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{MgO}$

Kor mykje MgO blir danna frå 48 g Mg?

Steg:
- n(Mg) = 48/24 = 2 mol
- Molforhold: 2 mol Mg → 2 mol MgO
- n(MgO) = 2 mol
- m(MgO) = 2 × 40 = 80 g

✏️Eksempel 2: Masse-til-masse

Kor mykje vatn (H₂O) blir danna ved forbrenning av 16 g metan (CH₄)?

$\text{CH}_4 + 2\text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\text{H}_2\text{O}$

M(CH₄) = 16 g/mol, M(H₂O) = 18 g/mol

Løysing:

Masse til mol
$n(\text{CH}_4) = \frac{16}{16} = 1 \text{ mol}$

Molforhold
1 mol CH₄ → 2 mol H₂O
$n(\text{H}_2\text{O}) = 1 \times 2 = 2 \text{ mol}$

Mol til masse
$m(\text{H}_2\text{O}) = 2 \times 18 = 36 \text{ g}$

Svar: Det blir danna 36 g vatn.

📝Oppgave 5-19

Masse-til-masse berekningar (bruk M: C=12, H=1, O=16, N=14, S=32 g/mol):

Kor mykje CO₂ blir danna frå 24 g C i $\text{C} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2$ ?

Kor mykje NH₃ blir danna frå 28 g N₂ i $\text{N}_2 + 3\text{H}_2 \rightarrow 2\text{NH}_3$ ?

Kor mykje O₂ trengst for å forbrenne 32 g CH₄ i $\text{CH}_4 + 2\text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\text{H}_2\text{O}$ ?

Avgrensande reaktant

I mange reaksjonar er ikkje reaktantane til stades i nøyaktig rett molforhold. Då vil éin reaktant bli brukt opp først og avgrense reaksjonen.

Definisjon:

Avgrensande reaktant er den reaktanten som avgrensar mengda produkt fordi han blir brukt opp først.

Den andre reaktanten er i overskot.

Framgangsmåte:

1. Berekn molforhold for kvar reaktant
2. Samanlikn med molforholdet i reaksjonslikninga
3. Identifiser kva reaktant som blir brukt opp først
4. Bruk avgrensande reaktant til å berekne produktmengd

Eksempel:
$2\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{H}_2\text{O}$

Dersom vi har 3 mol H₂ og 2 mol O₂:
- Teoretisk treng vi: 3 mol H₂ → 1,5 mol O₂
- Vi har 2 mol O₂ (meir enn nok)
- H₂ er avgrensande (O₂ er i overskot)

✏️Eksempel 3: Avgrensande reaktant

Vi har 10 mol N₂ og 20 mol H₂. Kva er avgrensande reaktant?

$\text{N}_2 + 3\text{H}_2 \rightarrow 2\text{NH}_3$

Kor mykje NH₃ blir danna?

Løysing:

Molforhold frå likning: 1 mol N₂ : 3 mol H₂

Test kvar reaktant:
- Dersom N₂ avgrensar: 10 mol N₂ treng 10 × 3 = 30 mol H₂
- Vi har berre 20 mol H₂ → Ikkje nok H₂!

- Dersom H₂ avgrensar: 20 mol H₂ treng 20/3 = 6,67 mol N₂
- Vi har 10 mol N₂ → Nok N₂

Konklusjon: H₂ er avgrensande reaktant (N₂ i overskot)

Berekn produkt:
$n(\text{NH}_3) = n(\text{H}_2) \times \frac{2}{3} = 20 \times \frac{2}{3} = 13{,}33 \text{ mol}$

Svar:
- H₂ er avgrensande
- Det blir danna 13,33 mol NH₃

📝Oppgave 5-20

Avgrensande reaktant:

I $2\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{H}_2\text{O}$ , er 4 mol H₂ og 1 mol O₂ avgrensande?

I $\text{N}_2 + 3\text{H}_2 \rightarrow 2\text{NH}_3$ , kor mykje NH₃ frå 5 mol N₂ og 10 mol H₂?

Teoretisk og praktisk utbyte

Teoretisk utbyte

Teoretisk utbyte er den maksimale mengda produkt som kan dannast dersom reaksjonen går fullstendig (100% verknadsgrad).

Blir rekna ut frå støkiometri basert på avgrensande reaktant.

Praktisk utbyte

Praktisk utbyte er den faktiske mengda produkt som faktisk blir danna i laboratoriet.

Praktisk utbyte er alltid mindre enn teoretisk utbyte pga.:
- Ufullstendig reaksjon
- Tap ved opparbeiding
- Sidereaksjonar

Prosentutbyte

\text{Prosentutbyte} = \frac{\text{praktisk utbyte}}{\text{teoretisk utbyte}} \times 100\%

Typiske verdiar:
- God syntese: 80–95%
- Akseptabel syntese: 60–80%
- Dårleg syntese: < 60%

✏️Eksempel 4: Prosentutbyte

I syntesen av ammoniakk frå 28 g N₂ og mykje H₂, er teoretisk utbyte 34 g NH₃.
I praksis fekk vi 27,2 g NH₃.

Kva er prosentutbyte?

Løysing:

Prosentutbyte:
$\% = \frac{\text{praktisk}}{\text{teoretisk}} \times 100\%$

$\% = \frac{27{,}2}{34} \times 100\% = 80\%$

Svar: Prosentutbyte er 80%.

📝Oppgave 5-21

Teoretisk og praktisk utbyte:

Teoretisk utbyte er 50 g, praktisk er 40 g. Kva er prosentutbyte?

Ved 75% utbyte, kor mykje produkt får du dersom teoretisk utbyte er 120 g?

Du får 18 g produkt (85% utbyte). Kva var teoretisk utbyte?

✏️Døme 5: Utbytte med avgrensande reaktant

I ein termittreaksjon reagerer 10,0 g jern(III)oksid med 3,00 g aluminium:

\text{Fe}_2\text{O}_3(s) + 2\,\text{Al}(s) \rightarrow 2\,\text{Fe}(l) + \text{Al}_2\text{O}_3(s)

Det blir danna 5,40 g jern. M(Fe₂O₃) = 159,70 g/mol, M(Al) = 26,98 g/mol, M(Fe) = 55,85 g/mol

a) Kva for ein reaktant er avgrensande?
b) Finn teoretisk utbytte av jern.
c) Finn prosentvis utbytte.

n(\text{Fe}_2\text{O}_3) = \frac{10{,}0\ \text{g}}{159{,}70\ \text{g/mol}} = 0{,}0626\ \text{mol} \qquad n(\text{Al}) = \frac{3{,}00\ \text{g}}{26{,}98\ \text{g/mol}} = 0{,}111\ \text{mol}

Molforhold Fe₂O₃ : Al = 1 : 2, så 0,0626 mol Fe₂O₃ treng

2 \cdot 0{,}0626 = 0{,}125

mol Al.
Det er berre 0,111 mol Al.

Svar: Aluminium er avgrensande reaktant.

b)
Molforhold Al : Fe = 2 : 2 = 1 : 1.
$n(\text{Fe}) = n(\text{Al}) = 0{,}111\ \text{mol}$
$m(\text{Fe}) = 0{,}111\ \text{mol} \cdot 55{,}85\ \text{g/mol} = 6{,}21\ \text{g}$

Svar: Teoretisk utbytte er 6,21 g jern.

c)
$\text{utbytte} = \frac{5{,}40\ \text{g}}{6{,}21\ \text{g}} \cdot 100\ \% = 87{,}0\ \%$

Svar: 87,0 %

📝Oppgave 5-22

Avanserte støkiometriske berekningar (M: C=12, H=1, O=16, Fe=56 g/mol):

I $\text{Fe}_2\text{O}_3 + 3\text{CO} \rightarrow 2\text{Fe} + 3\text{CO}_2$ , kor mykje Fe frå 320 g Fe₂O₃ (M=160)?

Ved 70% utbyte i reaksjonen over, kor mykje Fe får du faktisk?

Du har 160 g Fe₂O₃ og 60 g CO. Kva er avgrensande? (M(CO)=28)

📝Oppgave 5-23

Komplekse støkiometri-oppgåver:

I $2\text{C}_2\text{H}_6 + 7\text{O}_2 \rightarrow 4\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O}$ , kor mykje CO₂ frå 60 g C₂H₆? M(C₂H₆)=30

Du har 30 g C₂H₆ og 160 g O₂. Kva er avgrensande?

Oppsummering

- Støkiometri: Kvantitative berekningar i kjemiske reaksjonar baserte på molforhold
- Molforhold frå balanserte reaksjonslikningar: Koeffisientane gjev opp molforholdet mellom reaktantar og produkt
- Masse-til-masse berekningar: Masse → mol (n = m/M) → bruk molforhold → mol → masse (m = n × M)
- Avgrensande reaktant: Den reaktanten som blir brukt opp først og avgrensar mengda produkt
- Identifiser avgrensande reaktant: Berekn kor mykje av den andre reaktanten som trengst, samanlikn med tilgjengeleg mengd
- Teoretisk utbyte: Maksimal mengd produkt dersom reaksjonen går fullstendig (100%)
- Praktisk utbyte: Faktisk mengd produkt som blir danna i praksis
- Prosentutbyte: $\displaystyle \% = \frac{\text{praktisk utbyte}}{\text{teoretisk utbyte}} \times 100\%$

Dette kapitlet er skrevet av Anthropics toppmodeller (Claude Opus og Claude Fable) og er foreløpig ikke manuelt gjennomgått — kvalitetskontrollen gjøres av uavhengige KI-agenter, og innmeldte feil rettes fortløpende. Funnet en feil? Meld fra, så retter vi den. Les mer om hvordan innholdet lages.