ב חלק - חישובים סטוכיומטריים 4

Comments

Transcription

ב חלק - חישובים סטוכיומטריים 4
‫חוברת מספר ‪ -4‬חישובים סטוכיומטריים‪ -‬חלק ב‬
‫גזים‬
‫על‪-‬פי התיאוריה הקינטית של הגזים‪ ,‬במצב גזי‪ ,‬המולקולות (או האטומים) מרוחקות זו מזו וחופשיות‬
‫לנוע‪ .‬המולקולות נמצאות בתנועה מתמדת ואקראית בטמפרטורה הגבוהה מאפס מעלות קלווין‪ ,‬האפס‬
‫המוחלט (לא ניתן לקרר מתחת לטמפרטורה הזאת)‪ .‬תוך כדי תנועתן מתנגשות המולקולות זו בזו‬
‫ובדפנות הכלי שבתוכו הן נמצאות‪ .‬לחץ הגז נובע מהתנגשויות המולקולות בדופנות הכלי‪.‬‬
‫לגז אין צורה ונפח קבועים‪ .‬הגז תופס את נפח הכלי בו הוא נמצא‪ .‬רובו של הכלי בו נמצא הגז הוא חלל‬
‫ריק והנפח הנתפס על‪-‬ידי מולקולות הגז הוא זניח יחסית לנפח הכלי‪.‬‬
‫בגז אידאלי אין כוחות משיכה או דחייה בין המולקולות‪ .‬התנהגות הגזים שאנו מכירים מחיי היומיום סוטה‬
‫במידה קטנה או גדולה מהתנהגות הגז האידאלי‪ .‬באופן כללי‪ ,‬התנהגות גזים דומה להתנהגות של גז‬
‫אידאלי בלחצים נמוכים ובטמפרטורות גבוהות‪ .‬אנחנו נדון במקרה של גזים אידאלים בלבד‪.‬‬
‫גזים מאופיינים על‪-‬ידי מספר גורמים‪:‬‬
‫א‪ .‬כמות הגז‬
‫ב‪ .‬נפח הגז‬
‫ג‪ .‬לחץ הגז‬
‫ד‪ .‬טמפרטורת הגז‬
‫כאשר מעלים את טמפרטורת הגז בלחץ קבוע‪ ,‬נפחו גדל‪.‬‬
‫הסבר‪ :‬עם העלאת הטמפרטורה גוברת תנועת מולקולות הגז‪ ,‬היא מהירה יותר ונפח הגז גדל עד שלחץ‬
‫הגז משתווה ללחץ החיצוני הקבוע‪.‬‬
‫כאשר מעלים את טמפרטורת הגז בנפח קבוע‪ ,‬לחץ הגז גדל‪.‬‬
‫הסבר‪ :‬עם העלאת הטמפרטורה גוברת התנועה של המולקולות‪ ,‬גוברות מספר ההתנגשויות של‬
‫מולקולות הגז ועצמתן בדופנות הכלי ולכן הלחץ גדל‪.‬‬
‫כאשר מגדילים את הלחץ של כמות מסוימת של גז אידיאלי פי שנים בטמפרטורה קבועה‪ ,‬נפח הגז‬
‫קטן פי שניים ולהיפך‪ ,‬כאשר מקטינים את הלחץ ביחס מסוים נפח הכלי גדל באותו היחס‪.‬‬
‫מכיוון שרובו של נפח הכלי‪ ,‬בו נמצא הגז‪ ,‬הוא חלל ריק הגז יכול להידחס לנפח קטן יותר‪ .‬הקטנת הנפח‬
‫של כמות מסוימת של גז מגדילה את צפיפותו‪ .‬מספר ההתנגשויות של מולקולות הגז בדופנות הכלי גדל‬
‫ולכן לחץ הגז גדל‪.‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-1‬‬
‫‪PV = nRT‬‬
‫משוואת הגזים האידיאליים‪:‬‬
‫‪ – P‬לחץ הגז‪,‬‬
‫‪ - V‬נפח הגז‪,‬‬
‫‪ – R‬קבוע הגזים‬
‫‪ – T‬טמפרטורת הגז (במעלות קלווין)‬
‫‪ – n‬מספר המולים של הגז‬
‫חוק אבוגדרו (מדען איטלקי)‬
‫בכלים בעלי נפחים שווים‪ ,‬הנמצאים בתנאים שווים של לחץ וטמפרטורה ימצא אותו מספר חלקיקים‬
‫של גזים (אותו מספר מולים)‪.‬‬
‫מחוק אבוגדרו ניתן להסיק‪:‬‬
‫א‪ .‬למספר מולים שווה של גזים שונים‪ ,‬בתנאי לחץ וטמפרטורה קבועים‪ ,‬יש נפח זהה‪.‬‬
‫ב‪ .‬בתנאי לחץ וטמפרטורה קבועים‪ ,‬נפח גז‪ ,‬יחסי למספר המולים של הגז‪ ,‬ולכן בתגובות שבהן‬
‫משתתפים גזים באותם תנאי לחץ וטמפרטורה‪ ,‬יחסי הנפחים של הגזים הם כיחסי המולים‬
‫שלהם‪.‬‬
‫דוגמאות‪:‬‬
‫‪ .1‬כלי שנפחו ‪ 2‬ליטר יכיל מספר כפול של חלקיקים מכלי שנפחו ‪ 1‬ליטר – אם שניהם מצויים באותם‬
‫תנאים‪.‬‬
‫‪ .2‬אם למזרק שמכיל גז בנפח ‪ 10‬מ"ל הוספנו גז עד לנפח של ‪ 20‬מ"ל‪ ,‬מבלי לשנות טמפרטורה או‬
‫לחץ‪ ,‬כלומר‪ ,‬הכפלנו את נפח הגז‪ .‬הודות לאבוגדרו‪ ,‬אנחנו יודעים שגם הכפלנו את מספר החלקיקים‬
‫שבמזרק‪.‬‬
‫השערת אבוגדרו אינה מתייחסת למספר החלקיקים בשני הנפחים אלא לקשר בין מספר החלקיקים‬
‫לנפח‪ ,‬כלומר‪ ,‬אבוגדרו לא ידע לחשב את מספר החלקיקים בנפח נתון‪.‬‬
‫נתייחס לשלוש התופעות הבאות‪:‬‬
‫‪ .1‬ניפחנו בלון לנפח מסוים‪.‬‬
‫אם נטבול את הבלון במים חמים מטמפרטורת החדר יגדל נפחו‪.‬‬
‫אם נטבול את הבלון במים קרים מטמפרטורת החדר יקטן נפחו‪.‬‬
‫האם במקרה זה הנפח מעיד על מספר החלקיקים בבלון?‬
‫הטמפרטורה והלחץ בתוך הבלון השתנו‪ ,‬אך מספר החלקיקים לא השתנה‪ .‬תופעה זו אינה‬
‫מייצגת את השערת אבוגדרו‪.‬‬
‫‪ .2‬ניפחנו בלון לנפח מסוים‪.‬‬
‫אם ננשוף לתוכו אוויר נוסף ‪ -‬יגדל נפחו‪.‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-2‬‬
‫אם נוציא ממנו אוויר – יקטן נפחו‪.‬‬
‫האם במקרה זה הנפח מעיד על מספר החלקיקים בתוך הבלון?‬
‫הטמפרטורה והלחץ בתוך הבלון לא השתנו‪ .‬מה שמשתנה הוא רק מספר החלקיקים שבו‪.‬‬
‫למקרה זה מתייחסת השערת אבוגדרו‪.‬‬
‫‪ .3‬הסופלה הוא מאפה צרפתי מופלא‪ .‬ביוצאו מן התנור הסופלה נפוח ומפואר‪ ,‬בהגיעו לשולחן הוא‬
‫עד מהרה נפול ומבויש‪.‬‬
‫האם נפח הסופלה מעיד על מספר החלקיקים שבו?‬
‫בסופלה החם החלקיקים רחוקים זה מזה ועל כן הוא נפוח‪ .‬בסופלה שהתקרר‪ ,‬החלקיקים‬
‫קרובים יותר זה לזה ועל כן הוא נפול ומבויש‪ .‬נפילת הסופלה אינה מייצגת את השערת אבוגדרו‪.‬‬
‫הערה חשובה‪:‬‬
‫אבוגדרו הבין שבמצב צבירה גזי‪ ,‬המרחק בין המולקולות כל כך גדול עד שגודל המולקולות‬
‫אינו משפיע על נפח הגז‪ .‬נפח הגז הוא בעצם סכום המרחקים בין המולקולות ולא סכום‬
‫הנפחים של המולקולות‪.‬‬
‫לכן‪ ,‬בקביעת נפח גז אין חשיבות לסוג המולקולה אלא רק למספר המולקולות‪.‬‬
‫עיקרון אבוגדרו מיושם בתגובות כימיות שבהן משתתפים רק גזים‪ .‬כל הגזים נמצאים באותם תנאים‬
‫של טמפרטורה ולחץ בכלי התגובה ולכן בכל המקרים האלו יחס המקדמים הוא כיחס הנפחים‪.‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-3‬‬
‫תרגיל ‪:1‬‬
‫א‪ .‬אזנו את התהליך הבא‪:‬‬
‫)‪CO(g) + Cl2(g)  COCl2(g‬‬
‫ב‪ .‬האם בתהליך זה מספר המולקולות בתוצרים קטן‪ ,‬גדול או שווה למספר המולקולות המגיבים?‬
‫ג‪ .‬לפי השערת אבוגדרו‪ ,‬האם נפח התוצרים קטן‪ ,‬גדול או שווה לנפח המגיבים?‬
‫ד‪ .‬כמה מולקולות כלור דרושות כדי להגיב עם ‪ X‬מולקולות פחמן חד‪-‬חמצני?‬
‫ה‪ .‬כמה ליטר כלור דרוש כדי להגיב עם ‪ X‬ליטר פחמן חד‪-‬חמצני?‬
‫ו‪ .‬כמה ליטר )‪ COCl2(g‬ייווצרו בתגובה שבה הגיבו ‪ X‬ליטר כלור עם ‪ X‬ליטר פחמן חד‪-‬חמצני?‬
‫ז‪ 6 .‬ליטר )‪ CO(g‬התרכבו עם ‪ 6‬ליטר )‪ .Cl2(g‬מהו נפח ה‪ COCl2(g) -‬שהתקבל בסוף התהליך?‬
‫ח‪ 6 .‬ליטר )‪ CO(g‬התרכבו עם ‪ 8‬ליטר )‪ .Cl2(g‬מהו נפח התוצרים בסוף התהליך? מה יהיה נפח‬
‫תערובת הגזים הכלי בסוף התגובה?‬
‫תרגיל ‪:2‬‬
‫אזנו את התהליך הבא ‪::‬‬
‫)‪H2(g) + N2(g)  NH3(g‬‬
‫א‪ .‬כמה מ"ל חנקן דרושים לתגובה עם ‪ 75‬מ"ל מימן?‬
‫ב‪ .‬כמה מ"ל אמוניה‪ ,NH3(g) ,‬ייווצרו?‬
‫תרגיל ‪:3‬‬
‫)‪H2S(g) + O2(g)  H2O(g) + SO2(g‬‬
‫אזנו את התהליך הבא‪:‬‬
‫שמו בכלי התגובה ‪ 4‬ליטר )‪ H2S(g‬ו‪ 3 -‬ליטר )‪ . O2(g‬מה יהיה נפח תערובת הגזים בתום התגובה?‬
‫תרגיל ‪:4‬‬
‫)‪H2O(g)  H2(g) + O2(g‬‬
‫אזנו את התהליך הבא‪:‬‬
‫א‪ .‬כמה מול גז מימן‪ ,H2(g) ,‬יתקבלו בפירוק ‪ 5‬מול אדי מים?‬
‫ב‪ .‬כמה ליטר גז מימן‪ ,H2(g) ,‬יתקבלו בפירוק ‪ 5‬מול אדי מים?‬
‫ג‪ .‬כמה ליטר אדי מים צריך על מנת לקבל ‪ 3‬ליטר חמצן‪?O2(g) ,‬‬
‫ד‪ .‬כמה מול אדי מים צריך כדי לקבל ‪ 3.5‬מול חמצן?‬
‫)‪2H2(g) + O2(g)  2H2O(g‬‬
‫ה‪ .‬נתייחס לתגובה ההפוכה‪:‬‬
‫‪ .1‬כמה ליטר אדי מים יתקבלו בתגובה בין ‪ 5‬ליטר מימן ו‪ 5 -‬ליטר חמצן? אילו סוגי גזים יהיו‬
‫במערכת בסוף התגובה?‬
‫‪-‬‬
‫‪-4‬‬
‫‪ .2‬כמה מול מים יתקבלו בתגובה בין ‪ 4‬מול מימן ו‪ 4 -‬מול חמצן?‬
‫נפח מולרי‬
‫נפח מולרי של גז הוא הנפח של מול אחד של גז‪ .‬הנפח המולרי של גז תלוי בלחץ ובטמפרטורת הגז‪.‬‬
‫עבור תנאים מסוימים (של לחץ וטמפרטורה) ניתן לקבוע מהו הנפח של מול חלקיקים במצב צבירה גזי‪.‬‬
‫הוגדרו תנאים סטנדרטיים (‪ )S‬בהם הטמפרטורה (‪ )T‬היא ‪ ,00C‬והלחץ (‪ )P‬הוא ‪ 1‬אטמוספירה‪.‬‬
‫בתנאי ‪( S.T.P‬בלחץ ‪ 1‬אטמוספירה‪ ,‬ובטמפרטורה של ‪ )00C‬הנפח המולרי של כל גז הוא ‪ 22.4‬ליטר‪.‬‬
‫נהוג לסמן את הנפח המולרי באותיות ‪.Vm‬‬
‫נפח של ‪ 1‬מול גז ב‪ 22.4 = S.T.P -‬ליטר‬
‫נוכל לחשב את נפח הגז על‪-‬ידי שנכפול את הנפח שתופס מול אחד במספר המולים‪:‬‬
‫‪V = Vm x n‬‬
‫‪n= V / Vm‬‬
‫מהו הנפח של מספר המולים הבא‪:‬‬
‫‪ 2 .1‬מול גז ב‪.S.T.P -‬‬
‫‪ 1/2 .2‬מול גז ב‪.S.T.P -‬‬
‫כמה מול חלקיקים יכילו הכלים בעלי הנפח הבא‪:‬‬
‫‪ 33.6 .1‬ליטר גז ב‪.S.T.P -‬‬
‫‪ 56 .2‬ליטר גז ב‪.S.T.P -‬‬
‫בתנאים שונים מתקבל ‪ Vm‬שונה‪:‬‬
‫לפעמים מגדירים תנאים הקרויים תנאי החדר‪ .‬בתנאי החדר הטמפרטורה היא ‪ .250C‬נפח של ‪ 1‬מול גז‬
‫בתנאי החדר הוא ‪ 25‬ליטר‪.‬‬
‫‪.1‬‬
‫מה יהיה נפחו של בלון המכיל ‪ 5‬מול גז בתנאי החדר?‬
‫‪.2‬‬
‫כמה מול ‪ CO2‬יש בבלון המכיל ‪ 0.075‬ליטר גז בתנאי החדר?‬
‫‪-‬‬
‫‪-5‬‬
‫תרגילים‬
‫שאלה ‪)5.14( 1‬‬
‫נתונה התגובה‪:‬‬
‫)‪4NH3(g) + 3O2(g) 2N2(g) + 6H2O(l‬‬
‫‪ 34.08‬גרם )‪ NH3(g‬הגיבו בשלמות עם חמצן בתנאי ‪S.T.P‬‬
‫א‪ .‬מהו נפח גז החמצן שהגיב?‬
‫ב‪ .‬מהו נפח גז החנקן שהתקבל?‬
‫שאלה ‪)5.15( 2‬‬
‫נתונה התגובה‪:‬‬
‫)‪4CO2(g) + 2H2O(l‬‬
‫)‪2C2H2(g) + 5O2(g‬‬
‫בתגובה בין אציטלן‪ ,C2H2(g ,‬וחמצן‪ ,‬התקבלו מים ו‪ 5 -‬ליטר פחמן‪-‬דו חמצני‪ ,‬בלחץ אטמוספירה אחת‬
‫ובטמפרטורה ‪ .320C‬הנפח המולרי של הגז בתנאים אלה הוא ‪ 25‬ליטר‪.‬‬
‫א‪ .‬כמה גרם אציטלן‪ , C2H2(g),‬הגיבו בתגובה?‬
‫ב‪ .‬מהו נפח החמצן שהגיב בתגובה?‬
‫שאלה ‪)5.17( 3‬‬
‫כלי ‪ A‬שנפחו ‪ 2‬ליטר מכיל גז מתאן‪ .CH4(g) ,‬כלי ‪ B‬שנפחו ‪ 1‬ליטר מכיל גז חמצן‪ .O2(g) ,‬הגזים נמצאים‬
‫באותם תנאים של טמפרטורה ולחץ‪ .‬האם מסת הגז )‪ CH4(g‬שווה‪ ,‬גדולה או קטנה ממסת גז החמצן?‬
‫נמקו‪.‬‬
‫שאלה ‪ – ) 4‬קביעת מסה מולרית של חומר על‪-‬פי חוק אבוגדרו‪.‬‬
‫נפח תרכובת ‪ A‬במצב גזי כבד פי ‪ 35‬מנפח זהה של מימן‪ ,‬בתנאי טמפרטורה ולחץ שווים‪ .‬מהי המסה‬
‫המולרית של תרכובת ‪ ?A‬פרטו את חישוביכם‪.‬‬
‫שאלה ‪ ( 5‬קביעת נוסחות של חומרים על‪-‬פי יחסי הנפחים של גזים בתגובה כימית‬
‫‪ 40‬מיליליטר )‪ N2H4(g‬הגיבו עם ‪ 20‬מיליליטר תרכובת ‪ .A‬בתגובה התקבלו ‪ 60‬מיליליטר )‪ N2(g‬ו‪80 -‬‬
‫מיליליטר )‪ .H2O(g‬נפחי כל הגזים נמדדו באותם תנאים של טמפרטורה ולחץ‪ .‬מהי נוסחת תרכובת ‪?A‬‬
‫נמקו‪.‬‬
‫שאלות נוספות‪:‬‬
‫‪ .1‬נתונים שני כלים בעלי נפח זהה‪ ,‬שנמצאים באותם תנאי לחץ וטמפרטורה‪ .‬בכלי הראשון ישנו הגז‬
‫מתאן‪ ,CH4(g) ,‬ובכלי השני יסוד גזי בעל מולקולות דו‪-‬אטומיות‪.‬‬
‫משקל הגז בכלי השני כפול ממשקל הגז )‪ CH4(g‬שבכלי הראשון‪.‬‬
‫מהו היסוד הגזי?‬
‫‪ .2‬להלן מספר דגימת של גזים שנמצאים באותם תנאי לחץ וטמפרטורה‪.‬‬
‫‪-‬‬
‫‪ 20 :A‬גרם‬
‫)‪H2S(g‬‬
‫‪ 20 :B‬גרם‬
‫)‪H2(g‬‬
‫‪-6‬‬
‫‪ 20 :C‬גרם‬
‫)‪PH3(g‬‬
‫‪ 20 :D‬גרם‬
‫)‪HCl(g‬‬
‫א‪ .‬איזה מדגם תופס את הנפח הקטן ביותר? הסבירו‪.‬‬
‫ב‪ .‬אילו מדגמים תופסים נפחים שווים בקירוב?‬
‫)‪SO2(g) + 0.5O2(g)  SO3(g‬‬
‫‪ .3‬נתונה התגובה‪:‬‬
‫א‪ .‬כמה ליטרים של חמצן יגיבו עם ‪ 3‬ליטרים )‪?SO2(g‬‬
‫ב‪ .‬כמה גרם )‪ SO3(g‬יתקבלו כתוצאה משריפת ‪ 3‬ליטרים )‪ ,SO2(g‬אם התגובה מתרחשת בתנאים‬
‫בהם הנפח המולרי הוא ‪ 20‬ליטר‪/‬מול?‬
‫‪ .4‬בחימום עופרת חנקתית התרכובת מתפרקת באופן הבא‪:‬‬
‫)‪2Pb(NO3)2(S) 2PbO(S) + 4NO2(g) + O2(g‬‬
‫חממו דגימה של )‪ Pb(NO3)2(S‬והתקבלו ‪ 150‬מ"ל גז מעורב המכיל )‪ O2(g‬ו‪ NO2(g) -‬ביחסים ‪)4:1‬‬
‫בתנאי ‪.S.T.P‬‬
‫א‪ .‬כמה מולים של חמצן התקבלו?‬
‫ב‪ .‬כמה מולים של )‪ NO2(g‬התקבלו?‬
‫ג‪ .‬מהי המסה של העופרת החנקתית שחיממו?‬
‫‪ .5‬נתונה התגובה‪:‬‬
‫)‪2Ca(NO3)2(S)  2CaO(S) + 4NO2(g) + O2(g‬‬
‫נפח תערובת הגזים בכלי בסוף התגובה היה ‪ 2‬ליטר בתנאי ‪.S.T.P‬‬
‫א‪ .‬כמה גרם )‪ CaO(S‬התקבלו?‬
‫ב‪ .‬כמה גרם )‪ Ca(NO3)2(S‬הגיבו?‬
‫‪ 5 .6‬ליטרים של היסוד הגזי חנקן הגיבו עם ‪ 10‬ליטר של היסוד הגזי מימן והתקבלו ‪ 5‬ליטרים תרכובת‬
‫גזית ‪ .NXHY‬כל הגזים היו באותם תנאי לחץ וטמפרטורה‪.‬‬
‫מהי נוסחת התרכובת? (הנוסחה שגיליתם הינה הנוסחה של הידרוזין המשמש דלק טילים)‬
‫‪ .7‬יחידת נפח אחת של גז חנקן הגיבה עם יחידת נפח אחת של הגז חמצן‪ ,‬והתקבלו שתי יחידות נפח‬
‫של תחמוצת גזית של חנקן‪.‬‬
‫כל הגזים היו באותם תנאי לחץ וטמפרטורה‪.‬‬
‫מהי נוסחת התחמוצת שהתקבלה?‬
‫‪ .8‬בפירוק ‪ 100‬מ"ל של תרכובת ‪ NXClY‬התקבלו ‪ 50‬מ"ל של היסוד הגזי חנקן ו‪ 150-‬מ"ל של היסוד‬
‫הגזי כלור‪ .‬כל הגזים היו באותם תנאי לחץ וטמפרטורה‪ .‬מהי נוסחת התרכובת שהתפרקה?‬
‫‪-‬‬
‫‪-7‬‬
‫‪ .9‬לשריפה של ‪ 40‬מ"ל התרכובת הגזית אתן המכילה אטומי פחמן ומימן בלבד‪ ,‬נדרשו ‪ 120‬מ"ל של‬
‫היסוד הגזי חמצן‪ .‬נוצרו ‪ 80‬מ"ל )‪ CO2(g‬ו‪ 80 -‬מ"ל )‪.H2O(g‬‬
‫מצאו את נוסחת התרכובת אתן שנשרפה‪.‬‬
‫‪ .10‬שמו בכלי ‪ 10‬מ"ל גז ‪ NXHY‬וחמצן בעודף‪ .‬התקבלו ‪ 20‬מ"ל גז )‪ NO2(g‬ו‪ 20 -‬מ"ל )‪ .H2O(g‬כל מדידות‬
‫הנפחים נעשו באותם תנאי לחץ וטמפרטורה‪.‬‬
‫א‪ .‬מהי נוסחת ‪ NXHY‬שהגיב?‬
‫ב‪ .‬מה נפח החמצן שהגיב?‬
‫‪ 100 .11‬מ"ל של התרכובת ‪ CXHYOZ‬שנמצאת במצב צבירה גזי הגיבו תגובה מלאה עם ‪ 350‬מ"ל‬
‫היסוד הגזי חמצן‪ .‬התקבלו ‪ 300‬מ"ל )‪ CO2(g‬ו‪ 400 -‬מ"ל )‪ .H2O(g‬כל מדידות הנפחים נעשו באותם‬
‫תנאי לחץ וטמפרטורה‪.‬‬
‫מהי נוסחת ‪( ?CXHYOZ‬הנוסחה שגיליתם הינה הנוסחה של גליצרול)‪.‬‬
‫נוסחה אמפירית ונוסחה מולקולרית‬
‫הנוסחה האמפירית של חומר מציינת את היסודות בתרכובת ואת היחסים המספריים השלמים הקטנים‬
‫ביותר של האטומים של כל היסודות בתרכובת‪.‬‬
‫הנוסחה המולקולרית של חומר מציינת את היסודות ואת מספר האטומים של כל יסוד במולקולה‪.‬‬
‫דוגמאות‪:‬‬
‫‪ .1‬הנוסחה המולקולרית של הקסן היא ‪ .C6H12‬הנוסחה האמפירית של הקסן היא ‪.CH2‬‬
‫‪ .2‬הנוסחה המולקולרית של חומצת חומץ ‪ .C2H4O2‬הנוסחה האמפירית של חומצת חומץ ‪.CH2O‬‬
‫‪ .3‬הנוסחה המולקולרית של אתאנול ‪ .C2H6O‬הנוסחה האמפירית של אתאנול ‪ .C2H6O‬כלומר‪,‬‬
‫הנוסחה האמפירית והנוסחה המולקולרית של אתאנול זהות‪.‬‬
‫סריג יוני מכיל מספר גדול של יונים חיוביים ושליליים‪ .‬נוסחת חומר יוני היא נוסחה אמפירית המבטאת‬
‫את היחס המספרי השלם הקטן ביותר של היונים המרכיבים את החומר‪ .‬הנוסחה האמפירית ‪CaCl2‬‬
‫מעידה על כך‪ ,‬שהיחס המספרי בין יוני הסידן והכלור הוא ‪ 2:1‬בהתאמה‪.‬‬
‫הסריגים האטומרים הם בעלי מבנה ענק ומכילים מספר עצום של אטומים הקשורים זה לזה‪ .‬גם נוסחת‬
‫החומר האטומרי קוולנטי היא נוסחה אמפירית‪ .‬נוסחה אמפירית של חומר אטומרי מבטאת את היחס‬
‫המספרי השלם הקטן ביותר של האטומים המרכיבים אותו‪ .‬הנוסחה האמפירית ‪ SiO2‬מעידה על כך‪,‬‬
‫שהיחס המספרי בין אטומי הצורן והחמצן הוא ‪ 2:1‬בהתאמה‪.‬‬
‫‪-‬‬
‫‪-8‬‬
‫תרגילים‬
‫שאלה ‪)5.20( 1‬‬
‫מדגם של תרכובת מכיל ‪ 3.04‬גרם חנקן ו‪ 6.94 -‬גרם חמצן‪.‬‬
‫א‪ .‬מצאו את הנוסחה האמפירית של התרכובת‪.‬‬
‫המסה המולרית של התרכובת היא ‪ 92‬גרם‪/‬מול‬
‫ב‪ .‬מצאו את הנוסחה המולקולרית של התרכובת‪.‬‬
‫שאלה ‪)5.21( 2‬‬
‫תרכובת מכילה ‪ 40.00%‬פחמן‪ 6.73% ,‬מימן ו‪ 53.33% -‬חמצן‪.‬‬
‫א‪ .‬מצאו את הנוסחה האמפירית של התרכובת‪.‬‬
‫המסה המולרית של התרכובת היא ‪ 60.06‬גרם‪/‬מול‬
‫ב‪ .‬מצאו את הנוסחה המולקולרית של התרכובת‪.‬‬
‫שאלה ‪)5.22( 3‬‬
‫הנוסחה האמפירית של תרכובת ‪ A‬היא ‪ .CH2‬במצב גזי כבד נפח תרכובת ‪ A‬פי ‪ 28‬מנפח זהה של‬
‫מימן‪ ,H2(g),‬בתנאי טמפרטורה ולחץ שווים‪ .‬מהי הנוסחה המולקולרית של התרכובת? פרטו את‬
‫חישוביכם‪.‬‬
‫שאלה ‪)5.23( 4‬‬
‫תרכובת ‪ A‬מכילה אטומי פחמן ומימן בלבד‪ .‬בשריפת תרכובת ‪ A‬התקבלו ‪ 22.0‬גרם )‪ CO2(g‬ו‪ 10.8 -‬גרם‬
‫)‪.H2O(l‬‬
‫א‪ .‬מצאו את הנוסחה האמפירית של התרכובת‪.‬‬
‫במצב גזי כבד נפח התרכובת ‪ A‬פי ‪ 36‬מנפח זהה של מימן‪ ,H2(g) ,‬בתנאי טמפרטורה ולחץ שווים‪.‬‬
‫ב‪ .‬מצאו את הנוסחה המולקולרית של התרכובת‪.‬‬
‫חישובים עם צפיפויות‬
‫צפיפות החומר היא המסה שלו ליחידת נפח‪ .‬הצפיפות נמדדת ביחידות של בגרם למ"ל (‪ )gr/ml‬או בק"ג‬
‫למטר מעוקב (‪.)kg/m3‬‬
‫‪m M .W * n M .W‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪V‬‬
‫‪Vm * n‬‬
‫‪Vm‬‬
‫‪.‬‬
‫‪d‬‬
‫עבור גזים שנמצאים באותם תנאי טמפ' ולחץ (בלבד) יחס המסות המולריות שווה ליחס הצפיפויות‪:‬‬
‫]‪ -B,A d[A]/d[B]=M.W[A]./M.W[B‬גזים‬
‫‪-‬‬
‫‪-9‬‬
‫תרגילים‬
‫‪ .1‬צפיפות הגז כלור בתנאי טמפ' ולחץ מסויימים הינה ‪[ 2.75‬גר‪/‬ליטר]‪ .‬חשבו את צפיפות הגז אוזון‪,‬‬
‫(‪ 1.86‬גר' לליטר)‬
‫) ‪, O3( g‬באותם תנאי טמפ' ולחץ‪.‬‬
‫‪ .2‬נפח נתון של תרכובת גזית כבד פי ‪ 2‬מנפח זהה של הגז חמצן באותם תנאי טמפ' ולחץ‪ .‬איזו נוסחא‬
‫מן הנוסחאות הבאות‪ SO2( g ) , SO3( g ) , O3( g ) , S8( g ) :‬עשוייה לייצג את התרכובת?‬
‫‪ .3‬חשב מהי הצפיפות של הגז מתאנאל ( ‪ ) CH 2 O‬בתנאי חדר‪ .‬נתון שבתנאים אלו נפח גז הוא ‪25‬‬
‫(‪ 1.2‬גר'‪/‬ליטר)‬
‫[ליטר‪/‬מול ]‬
‫‪ .4‬הצפיפות של הגז פרופאן ( ‪ ) C 3 H 8‬בתנאים מסויימים היא ‪[ 22‬גרם‪/‬ליטר]‬
‫א‪ .‬מהו הנפח המולרי בתנאים אלו?‬
‫(‪ 2‬ליטר‪/‬מול)‬
‫ב‪ .‬מהי צפיפותו של הגז ‪ SO3‬באותם תנאים?‬
‫(‪ 40‬גרם‪/‬ליטר)‬
‫‪ .5‬כלי א' שנפחו ‪ 2‬ליטרים ‪ ,‬מכיל אוזון ) ‪ . O3( g‬כלי ב' שנפחו ‪ 3‬ליטר מכיל חמצן ) ‪ 2 . O2( g‬הכלים‬
‫נמצאים באותם תנאי טמפ' ולחץ‪ .‬באיזה כלי מסה רבה יותר ?‬
‫(לשני הכלים אותה מסה)‬
‫תרגילים מסכמים (חיברו‪ :‬עירית רן‪ ,‬רותי שטנגר)‬
‫‪ 0.1 .1‬ליטר פחמימן גזי הגיבו בשלמות עם כמות מתאימה של חמצן‪ .‬בתגובה נוצרו ‪ 0.3‬ליטר פחמן דו‪-‬‬
‫חמצני‪ , CO2 ,‬ו‪ 0.4-‬ליטר אדי מים‪ .H2O(g) ,‬כל הנפחים נמדדו באותם תנאי לחץ וטמפרטורה‪.‬‬
‫( ‪) C3 H 8‬‬
‫א‪ .1 .‬מהי נוסחאת הפחמימן ?‬
‫‪ .2‬רשום ניסוח מאוזן לתגובה שהתרחשה‪.‬‬
‫‪ .3‬כמה גרם של חמצן נדרשו לתגובה? נתון כי נפח ‪ 1‬מול גז בתנאי התגובה הוא ‪ 32‬ליטר‪.‬‬
‫(‪ 0.5‬גרם)‬
‫פרט חישובך‬
‫‪ CO2‬שנוצר בתגובה שתוארה בסעיף א' נספג באמצעות אבקת ‪ . Li 2 O‬התקבל ‪. Li 2 CO3‬‬
‫זכור נפח ‪ 1‬מול בתנאי הניסוי ‪ 32‬ליטר‪.‬‬
‫ב‪ 1 .‬נסח את התגובה שהתרחשה‪.‬‬
‫‪ .2‬כמה גרם של ‪ Li 2 O‬הגיבו וספגו את כל ה‪ 0.3 -‬ליטר ‪ CO2‬שנוצר?‬
‫[‪ 0.28‬גרם]‬
‫‪ .2‬תרכובת אמונים כלורי‪ ,NH4Cl(s) ,‬מתפרקת בחימום לאמוניה‪ ,NH3(g) ,‬ולמימן כלורי‪ .HCl(g) ,‬מהי‬
‫מסת האמוניום הכלורי שחוממה‪ ,‬אם נפח התערובת הגזית שהתקבלה היה ‪ 15‬ליטר בתנאי החדר?‬
‫נפח מולרי של גז בתנאי החדר הוא ‪ 25‬ליטר למול‪ 16.05( .‬גרם)‬
‫‪ .3‬הפעילו חומצה מלחית (‪ )HCl‬על ‪ 10‬גר' של אבן גיר (מכילה ) ‪ CaCO3( s‬וחומרים נוספים) נפלטו ‪2‬‬
‫ליטר של הגז ) ‪, CO2( g‬בתנאי תקן‪ ,‬עפ"י המשוואה‪:‬‬
‫) ‪. CaCO3( s )  2HCl ( g )  CaCl 2( s )  H 2 O(l )  CO2( g‬‬
‫חשב מהו ‪ %‬ה‪ CaCO3( s ) -‬באבן הגיר‪.‬‬
‫‪-‬‬
‫(תשובה‪)89% :‬‬
‫‪- 11‬‬
‫‪ .4‬כאשר מכניסים גוש נתרן מתכתי‪ ,Na(s) ,‬לבקבוק המכיל כלור גזי‪ ,Cl2(g) ,‬ומחממים‪ ,‬מתרחשת תגובה‬
‫פולטת חום ונוצר נתרן כלורי‪.NaCl(s) ,‬‬
‫א‪ .‬רשום ניסוח מאוזן לתגובה‪.‬‬
‫ב‪ .‬כמה מולים של נתרן כלורי יכולים להתקבל מ‪ 2.3 -‬גרם נתרן?‬
‫ג‪.‬‬
‫(‪ 0.1‬מול)‬
‫(‪ 13.4‬ליטר)‬
‫מהו נפח הכלור הגזי (בתנאי ‪ )STP‬הדרוש לקבלת ‪ 70.2‬גרם נתרן כלורי?‬
‫ד‪ .‬הגיבו ‪ 34.5‬גרם נתרן עם ‪ 56‬ליטר כלור (בתנאי ‪ .)STP‬מהי כמות הנתרן הכלורי שמתקבלת ?‬
‫(‪ 87.66‬גרם)‬
‫‪ .5‬הידרזין‪ ,N2H4(g) ,‬משמש כדלק לטילים‪ .‬בתהליך השריפה שלו מתקבלים )‪ NO2(g‬ואדי מים‪.‬‬
‫א‪.‬רשום ניסוח מאוזן לתהליך‪.‬‬
‫ב‪.‬כמה ליטרים של חמצן דרושים על מנת להגיב עם ‪ 5.6‬ליטר הידרזין בתנאי ‪ 16.8( ?STP‬ל')‬
‫(‪ 161‬גרם)‬
‫ג‪.‬מהי מסת ה‪ NO2(g) -‬המתקבלת בשריפת ‪ 56‬גרם הידרזין?‬
‫(‪ 1.6‬גרם)‬
‫ד‪.‬כמה גרם הידרזין דרושים לקבלת ‪ 2.5‬ליטר אדי מים בתנאי החדר?‬
‫ה‪ .‬הגיבו ‪ 8‬ליטר הידרזין עם ‪ 21‬ליטר חמצן‪ .‬נפחי הגזים נמדדו באותם תנאי לחץ וטמפ'‪ .‬מהו הנפח‬
‫(‪ 29‬ליטר)‬
‫הסופי של התערובת המתקבלת? נמק בעזרת חישוב‪.‬‬
‫‪ .6‬כאשר חושפים זרחן‪ ,P4(s) ,‬לחמצן שבאוויר‪ ,‬הוא נדלק‪ .‬נוצרת התחמוצת )‪.P4O10(s‬‬
‫א‪ .‬נסח ואזן את התגובה‪.‬‬
‫ב‪ .‬מהי מסת התחמוצת המתקבלת בשריפת ‪ 74.4‬גרם זרחן?‬
‫(‪ 170.34‬גרם)‬
‫ג‪ .‬מהו נפח החמצן הדרוש לתגובה בסעיף ב' (בתנאי החדר)?‬
‫(‪ 75‬ליטר)‬
‫ד‪ .‬מהי מסת הזרחן שדרושה להפקת ‪ 426‬גרם תחמוצת?‬
‫(‪ 186‬גרם)‬
‫ה‪ .‬מהי מסת התחמוצת שמתקבלת על‪-‬ידי הצתת ‪ 2.5‬גרם זרחן בכלי המכיל ‪ 750‬מ"ל חמצן בתנאי‬
‫(‪ 1.703‬גרם)‬
‫החדר ?‬
‫(‪ 1.734‬גרם)‬
‫ו‪ .‬איזהו המגיב שנשאר בעודף‪ ,‬ומהי כמותו?‬
‫‪ .7‬מגיבים ‪ 9.85‬גרם זהב‪ ,Au(s) ,‬עם ‪ 1.4‬ליטר כלור בתנאי תקן‪ .‬מתרחשת התגובה הבאה‪:‬‬
‫)‪2AuCl3(s‬‬
‫)‪2Au(s) + 3Cl2(g‬‬
‫א‪.‬מהי מסת הזהב הכלורי שמתקבלת בתהליך?‬
‫(‪ 12.65‬גרם)‬
‫ב‪.‬איזה חומר נשאר בעודף בסוף התהליך? מהי מסתו?‬
‫(‪ 1.6‬גרם זהב)‬
‫ג‪.‬מהו נפח הכלור בתנאי תקן הדרוש לקבלת ‪ 6.07‬גרם זהב כלורי?‬
‫(‪ 672‬מ"ל)‬
‫ד‪ .‬הגיבו ‪ 2.955‬גרם זהב עם כלור בעודף‪ .‬בתום התגובה נותרו ‪ 437.5‬מ"ל כלור בתנאי החדר‪ .‬מה‬
‫(‪ 1‬ליטר)‬
‫היה נפח הכלור הגזי שנלקח לתגובה?‬
‫‪ .8‬לפניך התגובה‪Cu 2 S ( s )  2Cu 2 O( s )  6Cu ( S )  SO2( g ) :‬‬
‫א‪ .‬כמה גרם ‪ Cu 2 O‬דרושים לקבלת ‪ 1‬ק"ג ) ‪? Cu (S‬‬
‫[‪ 750‬גרם]‬
‫ב‪ .‬הגיבו ‪ 10‬גרם של ‪ Cu 2 O‬עם כמות מתאימה של ) ‪ . Cu 2 S ( s‬כמה גרם של ) ‪ SO2( g‬התקבלו?‬
‫[‪ 2.236‬גרם]‬
‫‪-‬‬
‫‪- 11‬‬
‫ג‪ .‬הכניסו לכלי ‪ 6.98‬גרם ‪ Cu 2 O‬ו‪ 12‬גרם של ) ‪ . Cu 2 S ( s‬כמה גרם של נחושת‪ ,Cu,‬יתקבלו?‬
‫[‪ 9.531‬גרם]‬
‫‪ .9‬נתונה התגובה ‪. N 2( g )  3H 2( g )  2 NH 3( g ) :‬‬
‫א‪ .‬כמה גרם חנקן ( ) ‪ ) N 2( g‬דרושים לקבלת ‪ 59.5‬גרם אמוניה ( ) ‪?) NH 3( g‬‬
‫[‪ 49‬גרם]‬
‫ב‪ .‬מהי מסת האמוניה שתתקבל בתגובה בין ‪ 6‬גרם מימן ל‪ 35-‬גרם חנקן?‬
‫[‪ 34‬גרם]‬
‫‪ .11‬נתונה התגובה‪P4 ( s )  12Na ( s )  4 Na 3 P( s ) :‬‬
‫א‪ .‬כמה גרם נתרן דרושים על מנת להגיב בשלמות עם ‪ 62‬גרם זרחן?‬
‫ב‪ .‬כמה גרם נתרן זרחני מתקבלים בתגובה?‬
‫[‪ 137.9‬גרם]‬
‫[‪ 199.9‬גרם ]‬
‫ג‪ .‬הכניסו ‪ 224.67‬גרם נתרן ו‪ 31‬גרם זרחן‪ .‬כמה גרם נתרן זרחני יתקבלו?‬
‫[‪ 100‬גרם]‬
‫‪ 1 .11‬ק"ג של תערובת שלושה מוצקים )‪ CaO(s) + CaCO3(s) + Ca3(PO4)2(s‬הגיבה עם תמיסת‬
‫)‪ HCl(aq‬על פי התגובות‪:‬‬
‫)‪1. Ca3(PO4)2(s) + 6HCl(aq)  2H3PO4(aq) + 3CaCl2(aq‬‬
‫)‪2. CaCO3(s) + 2HCl(aq)  CO2(g) + H2O(l) + CaCl2(aq‬‬
‫)‪3. CaO(s) + 2HCl(aq)  H2O(l) + CaCl2(aq‬‬
‫כתוצאה מהתגובה התקבלו ‪ 4‬מול של חומצה זרחתית )‪ H3PO4(aq‬וכן ‪ 2‬מול גז‪.‬‬
‫חשב‪/‬י ורשומ‪/‬י בפירוט כמה גרם מכל אחד מן המרכיבים היה בתוך ‪ 1‬ק"ג תערובת‪.‬‬
‫‪ .12‬בתגובה בין ‪ 20‬מ"ל תרכובת גזית ‪ ,A‬המכילה פחמן ומימן בלבד‪ ,‬לבין ‪ 100‬מ"ל )‪ O2(g‬התקבלו ‪60‬‬
‫מ"ל פחמן דו חמצני ו‪ 80 -‬מ"ל אדי מים‪ .‬כל הנפחים נמדדו באותם תנאי לחץ וטמפ'‪.‬‬
‫א‪ .‬מהי הנוסחה המולקולרית של התרכובת הגזית ‪ ?A‬פרטו את חישוביכם‪.‬‬
‫ב‪ .‬רשמו ניסוח מאוזן לתגובת השריפה של ‪.A‬‬
‫הפחמן הדו חמצני שהשתחרר בתגובת השריפה בסעיף ב'‪ ,‬הגיב במלואו עם תמיסת מי סיד‪:‬‬
‫)‪Ca(OH)2(aq) + CO2(g‬‬
‫)‪CaCO3(s) + H2O(l‬‬
‫בתגובה שקעו ‪ 0.1‬גר' של )‪.CaCO3(s‬‬
‫ד‪ .‬כמה מולי פחמן דו חמצני הגיבו בתגובה זאת? פרטו את חישוביכם‪.‬‬
‫ה‪ .‬מהו הנפח המולרי של גז בתנאי הלחץ והטמפרטורה בהם בוצעו מדידות הנפח בראשית‬
‫השאלה? פרטו את חישוביכם‪.‬‬
‫ו‪ .‬בהנחה שהמדידות בוצעו בלחץ של ‪ 1‬אטמוספירה‪ ,‬האם לדעתכם הטמפרטורה בה בוצעו‬
‫המדידות גבוהה או נמוכה מטמפרטורת החדר? נמקו (בתנאי החדר הנפח המולרי של גז הוא‬
‫‪ 25‬ליטר)‪.‬‬
‫‪-‬‬
‫‪- 12‬‬