Ekvivalens
Ekvivalent = likvärdig
Ekvivalenta mängder i en reaktion
Exempel: 2H2 + O2 → 2H2O
- I reaktionen ovan är 2 mol H2 ekvivalent med 1 mol O2, som är ekvivalent med 2 mol H2O.
- Vi har tidigare också visat att 4 g H2 är ekvivalent med 32 g O2, som är ekvivalent med 36 g H2O.
Ofta använder man en dubbelpil ("⇔") för att beteckna ekvivalens
- Exempel: 2 mol H2 ⇔ 1 mol O2 ⇔ 2 mol H2O.
Exempel 1.
CaCO3 upphettas. Bränd kalk, CaO, och koldioxid, CO2, bildas. Hur stor massa CaO bildas om 0,50 g kalciumkarbonat upphettas?
Lösning:
Reaktionsformel: CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g)
Reaktionsformeln säger, att 1 mol CaCO3 ⇔ 1 mol CaO. Om vi från början har en enda CaCO3, kommer det också att bildas en enda CaO. Om vi från början har 1 mol CaCO3 kommer det att bildas 1 mol CaO, och så vidare.
Vi kan säga att \(n_\mathrm{CaCO_3}= n_\mathrm{CaO}\).
Vi räknar ut substansmängden CaCO3:
\[\begin{aligned} n_{\text{CaCO}_3} &= \frac {m_{\text{CaCO}_3}}{M_{\text{CaCO}_3}} = \frac {0,50\text{g}}{(40,1 + 12,0 + 16,0 \cdot 3)\text{g/mol}} = \\ &= 0,004995005\text{mol} \end{aligned}\]
Men eftersom vi har konstaterat att 1 mol CaCO3 ⇔ 1 mol CaO, är också \(n_{\text{CaO}} = n_{\text{CaCO}_3} = 0,004995005\text{mol}\).
Vi kan nu beräkna massan CaO som bildas:
\[\begin{aligned} m_{\text{CaO}} &= M_{\text{CaO}} \cdot n_{\text{CaO}} = \hspace{100cm} \\ &= (40,1 + 16,0)\frac{\text{g}}{\text{mol}} \cdot 0,004995005\text{mol} = \\ &= 0,28021978\text{g} \approx 0,28\text{g}\end{aligned}\]
Exempel 2.
Oktan, C8H18, förbränns i syre. Koldioxid och vatten bildas. Hur många mol koldioxid bildas för varje mol oktan som förbränns?
Lösning:
Reaktionsformel: 2C8H18 + 25O2 → 16CO2 + 18H2O.
1 mol C8H18 ⇔ 8 mol CO2.
På svenska: Det bildas 8 mol CO2 för varje mol C8H18 som förbränns.
Exempel 3.
Mät upp c:a 0,2g Mg. Väg det!
Bränn magnesiumbandet i syrgas!
Fråga eleverna, hur stor massa magnesiumoxid har bildats?
- Skriv reaktionsformeln, och balansera den!
- Beräkna hur många mol Mg vi hade från början
- Beräkna hur många mol MgO som bildats
- Beräkna hur stor massa MgO som bildats!
Det finns en järnoxid som har formeln Fe2O3. Genom att låta den reagera med kol bildas det järn och koldioxid enligt nedanstående reaktionsformel:
2Fe2O3 + 3C → 4Fe + 3CO2
Hur stor massa koldioxid bildas om 63 g Fe2O3 får reagera med kol?
Lösning
\[m_{\text{Fe}_2\text{O}_3} = 63\text{g} \hspace{100cm}\]
\[n_{\text{Fe}_2\text{O}_3} = \frac {m_{\text{Fe}_2\text{O}_3}}{M_{\text{Fe}_2\text{O}_3}} = \frac {63\text{g}}{(55,8 \cdot 2+16,0 \cdot 3)\text{g/mol}} = 0,39473684\text{mol} \hspace{100cm}\]
\[\begin{aligned} n_{\text{Fe}_2\text{O}_3}:n_{\text{CO}_2} = 2:3 \Rightarrow n_{\text{CO}_2} &= \frac {3}{2}n_{\text{Fe}_2\text{O}_3} = \frac {3}{2} \cdot 0,39473684\text{mol} = \hspace{100cm} \\ &= 0,59210526\text{mol} \end{aligned}\]
\[\begin{aligned} m_{\text{CO}_2} &= n_{\text{CO}_2} \cdot M_{\text{CO}_2} = 0,59210526\text{mol} \cdot (12,0 + 16,0 \cdot 2)\text{g/mol} = \hspace{100cm} \\ &= 26,0526316\text{g} \approx 26\text{g} \end{aligned}\]
