Ch.12 notes with notations

1

March 06, 2018

Jan 16­7:57 AM

CHAPTER 12

Stoichiometry

May 24­10:03 AM

12.1 Using Everyday Equations

• Stoichiometry is the calculation of quantities in   chemical equations.

Feb 3­9:06 AM

3 eggs + 2 cups Flour + 1 Cup sugar   1 cake

* The balanced equation gives the ratios for the reactants and products.

• How many eggs are needed to make 4 cakes?

• How many cups of flour are needed if you wanted to use 9 eggs?

• If you needed to get rid of 5 cups of sugar, how many cakes must you make?

Feb 3­9:06 AM

Mg     +    2HCl   MgCl2   +  H2

• How many moles of HCl are needed to react 2 moles of Mg?

• How many moles of H2 are produced if 6 moles of HCl reacts?

• How much Magnesium is needed to produce 7.6 moles of MgCl 2?

* The balanced equation gives the ratios for the reactants and products.* 1 mole of Mg reacts with 2 moles of HCl* 1 mole of MgCl 2 and 1 mole of H 2 are produced

May 24­10:04 AM

Chemists use balanced chemical equations as a basis to calculate how much reactant is needed or product is formed in a reaction.

May 24­10:04 AM

Interpreting Chemical Equations• N2(g) + 3H2(g)            2NH3(g) 

• Rep. PARTICLES• MOLES• MASS • VOLUME

Ch.12 notes with notations

2

March 06, 2018

May 24­10:04 AM

N2 + 3H2           2NH3 What is conserved in a Chemical Reaction?

Atoms Atoms

Mass Mass

Moles Moles

Molecules Molecules

Volume Volume

May 24­10:04 AM

What is Conserved in Chemical Equations?

• Mass & atoms always!• Volume is not because temp. or 

pressure can change.• Moles, molecules, and formula 

units are not because atoms rearrange in a chemical reaction.

May 24­10:04 AM

Ratios in chemical equations• What does excess mean?• If you have excess reagent, that 

means you have plenty of it.

Reagent = Reactant

May 24­10:05 AM

Ratios in chemical equations• Can change but should be listed in 

lowest whole number form.• Lowest whole number Ratios are used 

during mole to mole conversions.

Feb 3­9:06 AM

3 eggs + 2 cups Flour + 1 Cup sugar   1 cake

You have:> 12 eggs> 10 cups Flour> 8 cups sugar

Which ingredient limits the number of cakes you can bake?

Which ingredients do you have an excess of?

Feb 3­8:06 AM

Stoichiometric PathwaysN2(g) + 3H2(g)            2NH3(g) 

How would you convert volume of nitrogen gas into mass of nitrogen trihydride?

Zn(s) + 2HCl(aq)              ZnCl2(aq) + H2(g) How would you convert atoms of zinc into volume of hydrogen gas?

How would you convert moles of Zinc into formula units of zinc chloride?

Ch.12 notes with notations

3

March 06, 2018

Feb 11­7:10 AM

Comparing Atoms

Feb 11­7:10 AM

Comparing Molecules1 mol H2O 1 mol H2O2

6.02  x  1023 molecules 6.02  x  1023 moleculesH:O: 

H:O: 

gmm = 18g gmm = 34g

Feb 11­7:10 AM

Comparing Ionic Compounds1 mol CaCl2 1 mol Al2(CO3)3

6.02  x  1023 form units 6.02  x  1023 form units

Ca:Cl: 

Al:C:O: 

gfm = 111­g gfm = 234g

May 24­10:06 AM

12.2  CHEMICAL CALCULATIONS

• Mole­Mole Calculations• Begin with a mole quantity• End with a mole quantity• One step operation

Feb 6­9:00 AM

2KClO3  2KCl    +    3O2

What mass of KCl is produced from 25.0­g of KClO3?

25.0 grams KClO3

May 24­10:06 AM

Mole­Mole Calculations

How many moles of ammonia can be produced from 0.60 mol of nitrogen gas?

N2(g) + 3H2(g)            2NH3(g) 

Ch.12 notes with notations

4

March 06, 2018

May 24­10:06 AM

More Mole­Mole Calculations4Al + 3O2            2Al2O3 

How many moles of Al is needed to make 3.7 mol of Al2O3?

May 24­10:06 AM

More Mole­Mole Calculations4Al + 3O2             2Al2O3 

How many moles O2 is needed to completely react with 1.48 x 101 mol of Al?

May 24­10:13 AM

More Mole­Mole Calculations

4Al + 3O2            2Al2O3 

How many moles of Al2O3 can be made from 7.8 x 10­1 mol O2?

May 24­10:13 AM

Mass­Mass Calculations

4 step process• Mass• Change mass to moles• Mole ­ mole ratio• Change mole to mass

May 24­10:13 AM

More Mass­Mass Calculations4Al + 3O2            2Al2O3 

Grams of Al2O3 from 80.0 g of O2?

May 24­10:13 AM

  Mass­Mass Calculations4Al + 3O2            2Al2O3 

How many grams of Al is needed to form 4.56 x 106 grams of Al2O3 with an excess of oxygen?

Ch.12 notes with notations

5

March 06, 2018

May 24­10:13 AM

Other Stoichiometric Calculations

• Stoichiometry calculations may include any unit of measurement that is related to the mole.

• Molar Road Map

May 24­10:13 AM

Molar Road MapMass 

MOLVolume

Rep. Particles

Rep. Particles

Volume

Mass 

May 24­10:13 AM

Other Stoichiometric Calculations2H2O    2H2 +   O2 

How many molecules of oxygen are produced from 29.2 g of water?

May 24­10:13 AM

2H2O    2H2 +   O2 

Assuming STP, how many  liters of hydrogen are made from 4.32 x 1024 molecules of water?

May 24­10:13 AM

N2  + 3H2  2NH3

Assuming STP, how many liters of ammonia  are produced from 7.03 x 1025 molecules of hydrogen gas with an excess of nitrogen?

7.03 X 1025 molecules H2

May 24­10:13 AM

4Al + 3O2              2Al2O3 

Assuming STP, how many grams of  aluminum are needed to produce 6.31 x 1031 formula units of Aluminum oxide with an excess of oxygen?

6.31 X 1031 Forms Al2O3

Ch.12 notes with notations

6

March 06, 2018

May 24­10:13 AM

12.3  Limiting Reagent and Percent Yield

• Reactant that is used up first in a chemical reaction, or what you will run out of first.  

• It determines the amount of product  that can be formed.

May 24­10:13 AM

EXCESS REAGENT

• Reactant that you have more than enough of.

• This will remain unchanged in the equation.

May 24­10:13 AM

Example for UnderstandingYou are making omelet's...• Each omelet needs 3 eggs and 1 cup of cheese.  • You have 12 eggs and 10 cups of cheese.

3 eggs   +   1 cups cheese   1 omelet

• How many omelets can you make?

• Which ingredient limits the number of omelets you can make?

• Which ingredient will you have an excess of?

May 24­10:13 AM

Determining Limiting Reagent• Using the amounts of substances present, perform a mol­mol conversion for each.  This gives you the amount needed.

• Compare the amount needed with the amount present.

• Whichever substance has too little present is the limiting reagent.

* when given both reactants

May 24­10:13 AM

Example #1: 2Na + Cl2           2NaCl

Given 6.70 mol of Na and 3.20 mol of Cl2.Step 1. What is the limiting reagent?

HAVE NEED

6.70 mol Na

3.20 mol Cl2

2 mol Na1 mol Cl2

1 mol Cl2

2 mol Na

Jan 29­9:53 AM

2Na + Cl2    2NaCl

Given 6.70 mol of Na and 3.20 mol of Cl2.Step 2: What is the excess reagent and how much excess is there?

Ch.12 notes with notations

7

March 06, 2018

Jan 29­9:53 AM

2Na + Cl2    2NaCl

Given 6.70 mol of Na and 3.20 mol of Cl2.

Step 3. How many moles of NaCl are made?

3.20 mol Cl21 mol Cl2

2 mol NaCl

LR determines

Product made

Jan 29­9:49 AM

Example #2: 2Cu   +  S    Cu2S

Given 80.0 g of copper and 25.0 g of sulfur.Step 1. What is the limiting reagent?

HAVE NEED

80.0 g Cu

25.0 g S

2 mol Cu1 mol S1 mol Cu

1 mol S

64 g Cu

32 g S 1 mol S2 mol Cu

1 mol S

1 mol Cu

32 g S

64 g Cu

Jan 29­9:49 AM

2Cu   +  S    Cu2S

Given 80.0 g of copper and 25.0 g of sulfur.Step 2: What is the excess reagent and how  much excess is there?

Jan 29­9:49 AM

2Cu   +  S    Cu2SGiven 80.0 g of copper and 25.0 g of sulfur.Step 3. How much Cu 2S can be made?

80.0 g Cu2 mol Cu1 mol Cu2S1 mol Cu

64 g Cu 1 mol Cu2S160 g Cu2S

This answer should be in scientific notation...

Jan 29­9:49 AM

Example #3: N2   +  3H2        2NH3Given 341.0­ L of N2 and 236.0 ­L of H2 @ STPStep 1. What is the limiting reagent?

Jan 29­9:49 AM

Step 2: What is the excess reagent and how  much excess is there?

N2   +  3H2    2NH3

Given 341.0­ L of N2 and 236.0 ­L of H2 @ STP

Ch.12 notes with notations

8

March 06, 2018

Jan 29­9:48 AM

Step 3. How many grams of NH3 can be made?

N2   +  3H2    2NH3Given 341.0­ L of N2 and 236.0 ­L of H2 @ STP

Jan 29­9:48 AM

N2   +  3H2    2NH3How many liters of NH3 are produced if 85.0­grams of N2 and 85.0­grams of H2 react @ STP?

Example #4:

May 24­10:24 AM

  Percent Yield• Theoretical yield: the maximum amount  of product that can form from the amount of  reactants given. > (Regular Stoichiometry)

• Actual yield: the amount of product that actually forms during a reaction.  Cannot be greater than the theoretical yield. > (Often less)

• Percent yield: a percentage comparing the actual yield with the theoretical yield.  (Same units)> % = (Actual ÷ Theoretical) x 100

Jan 16­8:48 AM

Determining Percent YieldCaCO3    CaO  + CO2

24.8 g of calcium carbonate is heated to produce an actual yield of 13.1 g of calcium oxide.

1. What is the theoretical yield?

May 24­10:25 AM

Determining Percent YieldCaCO3    CaO  + CO2

24.8 g of calcium carbonate is heated to produce an actual yield of 13.1 g of calcium oxide.

2. What is the percent yield? (Must be same units!!)

Actual Yield

Theoretical Yieldx 100 =

Jan 16­8:43 AM

Determining Percent Yield2CuCl + H2S    Cu2S  + 2HCl

44.0 mol of CuCl forms an actual yield of 6.0 mol of Cu2S

1. Theoretical yield of Cu2S in moles?

Ch.12 notes with notations

9

March 06, 2018

May 24­10:27 AM

2CuCl + H2S         Cu2S  + 2HCl

Actual Yield

Theoretical Yieldx 100 =

 44.0 mol of CuCl forms an actual yield of 6.0 mol of Cu2S

3. What is the percent yield of Cu2S? (same units!)

May 24­10:26 AM

4NH3 + 5O2        4NO  + 6H2O

9.0 g of NH3 produces a percent yield of 63% water.

1. Theoretical yield of H2O in grams?2. Actual yield of H2O in grams?

Hint:   Actual ÷ Theoretical = .63

Feb 13­7:40 AM

1. What is the theoretical yield of H2O in grams?

2. What is the actual yield of H2O (in grams) if only 63% was actually produced?

4NH3 + 5O2          4NO  + 6H2O

Jan 16­8:48 AM

CaCO3    CaO  + CO2

31.7 g of calcium carbonate is heated to produce  an actual yield of 13.1 g of calcium oxide. What is the percent yield of CaO?

May 24­10:13 AM

2Na + Cl2           2NaClGiven 4.50 mol of Na and 4.50 mol of Cl2, how many grams of NaCl can be produced?

HAVE NEED4.50 mol Na

4.50 mol Cl2

2 mol Na1 mol Cl2

1 mol Cl2

2 mol Na

Feb 28­7:27 AM