反应化学计量

考虑一个平衡的化学反应，比如氢气的燃烧。这里，反应物和产物之间 的定量关系—H_2、O_2 和 H_2O—是指 2 个 H_2 分子与 1 个 O_2 分子反应生成 2 个 H_2O 分子。这种定量关系被称为化学计量学，它和任何配方都很相似。假设用 2 片意大利腊肠、1 片奶酪 和 2 片意大利面包做一个三明治。为了做三个三明治，配料的数量是原来的三倍。用 10 片意大利腊肠可以做多少个三明治？因为意大利腊肠和三明治的比例是 2:1，所以可以做 5 个三明治。同样的过程也适用于化学反应。例如，考虑一下氨气的合成。化学计量系数直接 表示分子的相对数量，相当于以摩尔为单位的相对数量。一摩尔的氮气和三摩尔的氢气 反应生成两摩尔的氨气。要制造四摩尔的氨气，反应物的量 要加倍。氮气与氨气的摩尔比为 1:2，而氢气与氨气的摩尔比为 3:2。如果有 15 摩尔的氢气，可以合成多少摩尔的氨气？利用摩尔比作为转换因子，可以合成 10 摩尔的氨气。为了从产物的质量来估计 反应物的质量，或者反过来，需要遵循一个途径。与摩尔转换不同，涉及质量的计算 不是直接的。首先，已知的质量被转换成摩尔数。然后，应用摩尔比。最后，使用相关化合物的摩尔质量 将以摩尔为单位的量转换为质量。例如，考虑一下碳氢火箭推进剂 的燃烧—也就是它与氧气的反应。每 5000 克的燃料大约需要 多少克的液氧？首先，用燃料的近似摩尔质量 将 5000 克转换成摩尔数。然后，用 35:2 的摩尔比 来计算所需的 分子氧的摩尔数。最后，利用分子氧的摩尔质量 来确定航天器上每 5000 克的燃料 需要在舱内储存大约 17000 克的 氧气。