Skip to content · ⁨ข้ามไปยังเนื้อหา⁩

Stoichiometry · ⁨สโตइโอเมทรี⁩

IGCSE Chemistry · ⁨Chemistry IGCSE⁩ · Topic 3 · ⁨หัวข้อ 3⁩

Video lesson for this topic · ⁨บทเรียนวิดีโอสำหรับหัวข้อนี้⁩ Open the video page · ⁨เปิดหน้าวิดีโอ⁩
15:33

สโตइโอเมทรี

นี่คือปัญหาของนักเคมี. อะตอมเดียวเล็กเกินไปที่จะมองเห็น และมีนับพันล้านนับล้านในจุดเล็กๆ ดังนั้นคุณนับพวกมันอย่างไร? คุณ…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨การบรรยายภาษาอังกฤษ · คำบรรยายภาษาอังกฤษ + 中文 ลอยตัวบนภาพ⁩

English

Stoichiometry 化学计量 is the study of the amounts of substances in a reaction — how much reacts and how much is made. This topic is mostly about counting atoms and doing calculations.

ไทย

สโตกิโอเมทรี (Stoichiometry) คือการศึกษาปริมาณสารในปฏิกิริยา — ว่าเกิดปฏิกิริยากี่มาก และผลิตได้กี่มาก หัวข้อนี้อาจเน้นเรื่องนับจำนวนอะตอมและการคำนวณ

3.1

Chemical formulae · ⁨สูตรเคมี⁩

Syllabus · ⁨หลักสูตร⁩
English
Core Supplement
1 State the formulae of the elements and compounds named in the subject content
2 Define the molecular formula of a compound as the number and type of different atoms in one molecule 5 Define the empirical formula of a compound as the simplest whole number ratio of the different atoms or ions in a compound
3 Deduce the formula of a simple compound from the relative numbers of atoms present in a model or a diagrammatic representation 6 Deduce the formula of an ionic compound from the relative numbers of the ions present in a model or a diagrammatic representation or from the charges on the ions
4 Construct word equations and symbol equations to show how reactants form products, including state symbols 7 Construct symbol equations with state symbols, including ionic equations
8 Deduce the symbol equation with state symbols for a chemical reaction, given relevant information
ไทย
แก่น เพิ่มเติม
1 ระบุสูตรเคมีของธาตุและสารประกอบที่ระบุไว้ในเนื้อหาหลักสูตร
2 นิยาม สูตรโมเลกุล ของสารประกอบว่าคือจำนวนและชนิดของอะตอมที่แตกต่างกันในหนึ่งโมเลกุล 5 นิยาม สูตรอย่างง่าย ของสารประกอบว่าคืออัตราส่วนจำนวนwhole number ที่ง่ายที่สุดของอะตอมหรือไอออนที่แตกต่างกันในสารประกอบ
3 สรุปสูตรของสารประกอบอย่างง่ายจากจำนวนสัมพัทธ์ของอะตอมที่มีอยู่ในแบบจำลองหรือภาพวาด 6 สรุปสูตรของสารประกอบไอออนิกจากจำนวนสัมพัทธ์ของไอออนที่มีอยู่ในแบบจำลองหรือภาพวาดหรือจากประจุของไอออน
4 สร้างสมการคำและสมการสัญลักษณ์เพื่อแสดงว่าสารตั้งต้นสร้างผลิตภัณฑ์อย่างไร, รวมถึงสัญลักษณ์สถานะ 7 สร้างสมการสัญลักษณ์พร้อมสัญลักษณ์สถานะ, รวมถึงสมการไอออนิก
8 สรุปสมการสัญลักษณ์พร้อมสัญลักษณ์สถานะสำหรับปฏิกิริยาเคมี, เมื่อได้รับข้อมูลที่เกี่ยวข้อง

Source: Cambridge International syllabus · ⁨แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International⁩

English

A formula 化学式 shows which atoms 原子 are in a substance, and how many of each. There are two kinds of formula you must know.

  • The molecular formula 分子式 is the actual number of each atom in one molecule 分子. For glucose it is $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$.
  • The empirical formula 实验式 is the simplest whole-number ratio 比例 of the atoms or ions 离子 in a compound 化合物. For glucose it is $\text{CH}_2\text{O}$.

Working out a formula

If you are given a model or diagram, just count the atoms of each element and write them as a formula.

For an ionic compound 离子化合物 you can work out the formula from the charges on the ions. The total positive charge must balance the total negative charge, because the compound has no overall charge. Some common ions:

Positive ions Negative ions
$\text{Na}^{+}$, $\text{K}^{+}$, $\text{H}^{+}$ $\text{Cl}^{-}$, $\text{OH}^{-}$, $\text{NO}_3^{-}$
$\text{Mg}^{2+}$, $\text{Ca}^{2+}$, $\text{Cu}^{2+}$ $\text{O}^{2-}$, $\text{SO}_4^{2-}$, $\text{CO}_3^{2-}$
$\text{Al}^{3+}$ $\text{N}^{3-}$

For example, $\text{Na}^{+}$ and $\text{O}^{2-}$: you need two $\text{Na}^{+}$ to balance one $\text{O}^{2-}$, so the formula is $\text{Na}_2\text{O}$.

ไทย

สูตรแสดงว่าในสารมี อะตอมชนิดไหน และจำนวนของแต่ละชนิดเท่าไร มีสูตร 2 แบบที่ต้องรู้

  • สูตรโมเลกุลคือจำนวนจริงของแต่ละอะตอมในหนึ่ง โมเลกุล สำหรับกลูโคสคือ $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$
  • สูตรเชิงประจักษ์คือ อัตราส่วนจำนวนเต็มอย่างง่ายที่สุดของ อะตอมหรือ ไอออนใน สารประกอบ สำหรับกลูโคสคือ $\text{CH}_2\text{O}$

การหาสูตร

หากคุณได้รับแบบจำลองหรือแผนภาพ เพียงนับจำนวนอะตอมของแต่ละธาตุแล้วเขียนเป็นสูตร

สำหรับ สารประกอบไอออนิก คุณสามารถหาสูตรได้จากประจุของไอออน รวมประจุบวกต้องเท่ากับรวมประจุลบ เนื่องจากสารประกอบไม่มีประจุสุทธิ ไอออนทั่วไป:

ไอออนบวก ไอออนลบ
$\text{Na}^{+}$, $\text{K}^{+}$, $\text{H}^{+}$ $\text{Cl}^{-}$, $\text{OH}^{-}$, $\text{NO}_3^{-}$
$\text{Mg}^{2+}$, $\text{Ca}^{2+}$, $\text{Cu}^{2+}$ $\text{O}^{2-}$, $\text{SO}_4^{2-}$, $\text{CO}_3^{2-}$
$\text{Al}^{3+}$ $\text{N}^{3-}$

เช่น $\text{Na}^{+}$ และ $\text{O}^{2-}$: คุณต้องใช้ $\text{Na}^{+}$ สองตัวเพื่อปรับสมดุลกับ $\text{O}^{2-}$ ตัวเดียว ดังนั้นสูตรคือ $\text{Na}_2\text{O}$

ไอออนอลูมิเนียม 3+ และออกซิเจน 2- พร้อมตัวเลขประจุที่ข้ามไปกลายเป็นตัวชี้ย่อยใน Al2O3
สำหรับสารประกอบไอออนิก ประจุของไอออนจะข้ามกันเพื่อให้ได้สูตร (ในที่นี้ $\text{Al}_2\text{O}_3$)
Explore · ⁨สำรวจ⁩

Formula writing route · ⁨วิธีเขียนสูตร⁩

Follow charges or valencies to a neutral chemical formula. · ⁨ติดตามประจุหรือ valency ไปสู่สูตรเคมีที่เป็นกลาง⁩

Vocabulary · ⁨คำศัพท์⁩ Train · ⁨ฝึกฝน⁩
English ไทย
stoichiometry/ˌstəʊɪkɪˈɒmətri/ สโตichiometry
formula/ˈfɔːmjʊlə/ สูตร
atoms/ˈætəmz/ อะตอม
molecular formula/məˈlekjʊlə ˈfɔːmjʊlə/ สูตรโมเลกุล
molecule/ˈmɒlɪkjuːl/ โมเลกุล
empirical formula/emˈpɪrɪkl ˈfɔːmjʊlə/ สูตรอย่างง่าย
Watch lesson · ⁨ดูบทเรียน⁩
3.1

Writing equations · ⁨การเขียนสมการ⁩

English

An equation shows how reactants 反应物 (the starting substances) change into products 生成物 (the substances made).

  • A word equation 文字方程式 uses names: magnesium + oxygen → magnesium oxide.
  • A symbol equation 化学方程式 uses formulae and must be balanced 配平 — the same number of each atom on both sides.
$$2\text{Mg} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{MgO}$$

You add state symbols 状态符号 in brackets to show the physical state: $(s)$ solid, $(l)$ liquid, $(g)$ gas, and $(aq)$ for aqueous 水溶液 (dissolved in water).

$$\text{Zn}(s) + 2\text{HCl}(aq) \rightarrow \text{ZnCl}_2(aq) + \text{H}_2(g)$$

Ionic equations

An ionic equation 离子方程式 shows only the ions that actually change. Ions that are the same on both sides are spectator ions 旁观离子 and are left out. For example, when an acid reacts with an alkali:

$$\text{H}^{+}(aq) + \text{OH}^{-}(aq) \rightarrow \text{H}_2\text{O}(l)$$
ไทย

สมการแสดงว่า สารตั้งต้น (สารเริ่มต้น) เปลี่ยนแปลงไปเป็น ผลิตภัณฑ์ (สารที่ได้) อย่างไร

  • สมการคำใช้ชื่อ: แมกนีเซียม + ออกซิเจน → แมกนีเซียมออกไซด์
  • สมการสัญลักษณ์ใช้สูตรและต้อง ปรับให้สมดุล — จำนวนอะตอมแต่ละชนิดเท่ากันทั้งสองข้าง
$$2\text{Mg} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{MgO}$$
อะตอมแมกนีเซียมสองตัวบวกกับโมเลกุลออกซิเจนทำปฏิกิริยากันเกิดเป็นหน่วยแมกนีเซียมออกไซด์สองหน่วย โดยมี Mg สองตัวและ O สองตัวในแต่ละฝั่ง
สมการสัญลักษณ์ที่สมดุลจะมีจำนวนอะตอมเท่ากันในแต่ละชนิดทั้งสองข้าง

คุณเพิ่ม สัญลักษณ์สถานะในวงเล็บเพื่อแสดงสถานะทางกายภาพ: $(s)$ ของแข็ง, $(l)$ ของเหลว, $(g)$ ก๊าซ, และ $(aq)$ สำหรับ สารละลาย (aqueous) (ละลายในน้ำ)

$$\text{Zn}(s) + 2\text{HCl}(aq) \rightarrow \text{ZnCl}_2(aq) + \text{H}_2(g)$$

สมการไอออน

สมการไอออนแสดงเฉพาะไอออนที่เปลี่ยนแปลงจริง ไอออนที่มีอยู่เท่ากันทั้งสองข้างเรียกว่า ไอออนผู้สังเกตการณ์ (spectator ions) และถูกตัดออก ตัวอย่างเช่น เมื่อกรดทำปฏิกิริยากับเบส:

$$\text{H}^{+}(aq) + \text{OH}^{-}(aq) \rightarrow \text{H}_2\text{O}(l)$$
Explore · ⁨สำรวจ⁩

Balance the equation · ⁨ทำให้สมการสมดุล⁩

Step the coefficients until every element has the same number of atoms on both sides. · ⁨ปรับสัมประสิทธิ์จนแต่ละธาตุมีจำนวนอะตอมเท่ากันทั้งสองข้าง⁩

Vocabulary · ⁨คำศัพท์⁩ Train · ⁨ฝึกฝน⁩
English ไทย
ions/ˈaɪɒnz/ ไอออน
compound/ˈkɒmpaʊnd/ สารประกอบ
ionic compound/aɪˈɒnɪk ˈkɒmpaʊnd/ สารประกอบไอออนิก
reactants/rɪˈæktənts/ สารตั้งต้น
products/ˈprɒdʌkts/ ผลิตภัณฑ์
word equation/wɜːd ɪˈkweɪʒn/ สมการคำ
symbol equation/ˈsɪmbl ɪˈkweɪʒn/ สมการสัญลักษณ์
balanced/ˈbælənst/ balanced
state symbols/steɪt ˈsɪmblz/ สัญลักษณ์สถานะ
aqueous/ˈeɪkwɪəs/ สารละลายในน้ำ
ionic equation/aɪˈɒnɪk ɪˈkweɪʒn/ สมการไอออนิก
spectator ions/spekˈteɪtə ˈaɪɒnz/ ไอออนผู้ชม
relative atomic mass/ˈrelətɪv əˈtɒmɪk mæs/ มวลอะตอมสัมพัทธ์
3.2

Relative masses · ⁨มวลสัมพัทธ์⁩

Syllabus · ⁨หลักสูตร⁩
English
Core Supplement
1 Describe relative atomic mass, $A_r$, as the average mass of the isotopes of an element compared to 1/12th of the mass of an atom of $^{12}\text{C}$
2 Define relative molecular mass, $M_r$, as the sum of the relative atomic masses. Relative formula mass, $M_r$, will be used for ionic compounds
3 Calculate reacting masses in simple proportions. Calculations will not involve the mole concept
ไทย
แก่น เพิ่มเติม
1 อธิบายมวลอะตอมสัมพัทธ์, $A_r$, ว่าคือมวลเฉลี่ยของไอโซโทปของธาตุหนึ่งเมื่อเทียบกับ 1/12 ของมวลของอะตอมของ $^{12}\text{C}$
2 นิยามมวลโมเลกุลสัมพัทธ์, $M_r$, ว่าเป็นผลรวมของมวลอะตอมสัมพัทธ์ มวลสูตรสัมพัทธ์, $M_r$, จะใช้กับสารประกอบไอออนิก
3 คำนวณมวลของสารที่เข้าทำปฏิกิริยาในอัตราส่วนอย่างง่าย การคำนวณจะไม่เกี่ยวข้องกับแนวคิดโมล

Source: Cambridge International syllabus · ⁨แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International⁩

English

The relative atomic mass 相对原子质量 ($A_r$) of an element 元素 is the average mass 质量 of its atoms compared to $\tfrac{1}{12}$ of the mass of one $^{12}\text{C}$ atom.

The relative molecular mass 相对分子质量 ($M_r$) is the sum of the relative atomic masses of all the atoms in the molecule. For ionic compounds we use the relative formula mass 相对式量, found the same way from the formula.

$$M_r(\text{H}_2\text{O}) = (2 \times 1) + 16 = 18$$

Reacting masses by simple proportion

You can sometimes find a reacting mass without the mole. If 24 g of magnesium makes 40 g of magnesium oxide, then 12 g of magnesium (half as much) makes 20 g of magnesium oxide.

ไทย
เครื่องชั่งวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการ
เครื่องชั่งในห้องปฏิบัติการใช้วัดมวล — ซึ่งเป็นพื้นฐานของการคำนวณโมล

มวลอะตอมสัมพัทธ์ ($A_r$) ของ ธาตุคือ มวลเฉลี่ยของอะตอมเมื่อเทียบกับ $\tfrac{1}{12}$ ของมวลของหนึ่ง $^{12}\text{C}$ อะตอม

มวลโมเลกุลสัมพัทธ์ ($M_r$) คือผลรวมของมวลอะตอมสัมพัทธ์ของอะตอมทั้งหมดในโมเลกุล สำหรับสารประกอบไอออนิกเราใช้ มวลสูตรสัมพัทธ์ ซึ่งหาได้โดยวิธีเดียวกันจากสูตร

$$M_r(\text{H}_2\text{O}) = (2 \times 1) + 16 = 18$$

มวลที่參與ปฏิกิริยาด้วยอัตราส่วนอย่างง่าย

บางครั้งคุณสามารถหามวลที่参与ปฏิกิริยาโดยไม่ต้องใช้โมล ถ้าแมกนีเซียม 24 กรัม ให้แมกนีเซียมออกไซด์ 40 กรัม แล้วแมกนีเซียม 12 กรัม (ครึ่งหนึ่ง) จะให้แมกนีเซียมออกไซด์ 20 กรัม

Explore · ⁨สำรวจ⁩

Formula mass lab · ⁨ห้องปฏิบัติการหามวลสูตร⁩

mass = moles x Mr · ⁨มวล = โมล × Mr⁩

Change number of formula units and see total mass scale. · ⁨เปลี่ยนจำนวนหน่วยสูตรเพื่อดูสเกลมวลรวม⁩

Watch lesson · ⁨ดูบทเรียน⁩
3.3

The mole · ⁨โมล⁩

Syllabus · ⁨หลักสูตร⁩
English
Core Supplement
2 State that the mole, mol, is the unit of amount of substance and that one mole contains $6.02 \times 10^{23}$ particles, e.g. atoms, ions, molecules; this number is the Avogadro constant
3 Use the relationship $\text{amount of substance (mol)} = \frac{\text{mass (g)}}{\text{molar mass (g/mol)}}$ to calculate: (a) amount of substance (b) mass (c) molar mass (d) relative atomic mass or relative molecular/formula mass (e) number of particles, using the value of the Avogadro constant
4 Use the molar gas volume, taken as $24\text{ dm}^3$ at room temperature and pressure, r.t.p., in calculations involving gases
1 State that concentration can be measured in $\text{g/dm}^3$ or $\text{mol/dm}^3$ 5 Calculate stoichiometric reacting masses, limiting reactants, volumes of gases at r.t.p., volumes of solutions and concentrations of solutions expressed in $\text{g/dm}^3$ and $\text{mol/dm}^3$, including conversion between $\text{cm}^3$ and $\text{dm}^3$
6 Use experimental data from a titration to calculate the moles of solute, or the concentration or volume of a solution
7 Calculate empirical formulae and molecular formulae, given appropriate data
8 Calculate percentage yield, percentage composition by mass and percentage purity, given appropriate data
ไทย
แก่น เพิ่มเติม
2 ระบุว่าโมล, mol, เป็นหน่วยของปริมาณสารและ rằngหนึ่งโมลประกอบด้วย $6.02 \times 10^{23}$อนุภาค, เช่น อะตอม, ไอออน, โมเลกุล; จำนวนนี้คือค่าคงที่อาโวกาโด
3 ใช้ความสัมพันธ์ $\text{amount of substance (mol)} = \frac{\text{mass (g)}}{\text{molar mass (g/mol)}}$ ในการคำนวณ: (ก) ปริมาณสาร (ข) มวล (ค) มวลโมลาร์ (ง) มวลอะตอมสัมพัทธ์หรือมวลโมเลกุล/สูตรสัมพัทธ์ (จ) จำนวนอนุภาค, โดยใช้ค่าคงที่อาโวกาโด
4 ใช้ปริมาตรโมลาร์ของแก๊ส, ซึ่งกำหนดไว้ที่ $24\text{ dm}^3$ ที่อุณหภูมิห้องและความดันห้อง, r.t.p., ในการคำนวณเกี่ยวกับแก๊ส
1 ระบุว่าความเข้มข้นสามารถวัดได้ใน $\text{g/dm}^3$ หรือ $\text{mol/dm}^3$ 5 คำนวณมวลสารที่ทำปฏิกิริยาตามstoreschiometric, สารทำปฏิกิริยาที่จำกัด, ปริมาตรของแก๊สที่ r.t.p., ปริมาตรของสารละลายและความเข้มข้นของสารละลายที่แสดงใน $\text{g/dm}^3$ และ $\text{mol/dm}^3$, รวมถึงการแปลงระหว่าง $\text{cm}^3$ และ $\text{dm}^3$
6 ใช้ข้อมูลการทดลองจากการทำ titration เพื่อคำนวณโมลของตัวละลาย, หรือความเข้มข้นหรือปริมาตรของสารละลาย
7 คำนวณสูตรเชิงประจักษ์และสูตรโมเลกุล, เมื่อได้รับข้อมูลที่เหมาะสม
8 คำนวณผลผลิตเป็นเปอร์เซ็นต์ ส่วนประกอบของมวลเป็นเปอร์เซ็นต์ และความบริสุทธิ์เป็นเปอร์เซ็นต์ โดยให้ข้อมูลที่เกี่ยวข้อง

Source: Cambridge International syllabus · ⁨แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International⁩

English

The mole 摩尔 (symbol mol) is the unit for the amount of substance 物质的量. One mole of any substance contains $6.02 \times 10^{23}$ particles 粒子 (atoms, ions or molecules). This number is the Avogadro constant 阿伏伽德罗常数.

The molar mass 摩尔质量 is the mass of one mole, in grams per mole (g/mol). Its number is the same as the $A_r$ or $M_r$. The key relationship is:

$$\text{amount (mol)} = \frac{\text{mass (g)}}{\text{molar mass (g/mol)}}$$

Worked example. How many moles are in 36 g of water? Molar mass of water $= 18$ g/mol.

$$n = \frac{36}{18} = 2 \text{ mol}$$

To find the number of particles, multiply the moles by the Avogadro constant.

Volumes of gases

At room temperature and pressure (r.t.p.), one mole of any gas takes up the same volume 体积. This molar gas volume 摩尔气体体积 is $24 \text{ dm}^3$.

$$\text{volume of gas (dm}^3) = \text{amount (mol)} \times 24$$

Worked example. What volume does $0.25$ mol of carbon dioxide occupy at r.t.p.?

$$\text{volume} = 0.25 \times 24 = 6 \text{ dm}^3$$

Concentration of solutions

The concentration 浓度 of a solution 溶液 can be given in $\text{g/dm}^3$ or in $\text{mol/dm}^3$.

$$\text{concentration (mol/dm}^3) = \frac{\text{amount of solute (mol)}}{\text{volume (dm}^3)}$$

Remember to convert volume: $1 \text{ dm}^3 = 1000 \text{ cm}^3$, so divide a volume in $\text{cm}^3$ by 1000.

ไทย

โมล (สัญลักษณ์ mol) เป็นหน่วยสำหรับ ปริมาณสาร หนึ่งโมลของสารใดๆ ประกอบด้วย $6.02 \times 10^{23}$ อนุภาค (อะตอม ไอออน หรือโมเลกุล)这个数字称为阿伏伽德罗常数

มวลโมลาร์คือมวลของหนึ่งโมล ในหน่วยกรัมต่อโมล (g/mol) ตัวเลขของมันเท่ากับ $A_r$ หรือ $M_r$ ความสัมพันธ์สำคัญคือ:

$$\text{amount (mol)} = \frac{\text{mass (g)}}{\text{molar mass (g/mol)}}$$

ตัวอย่างทำโจทย์ มีน้ำ 36 กรัม若干モル? น้ำมีมวลโมลาร์ $= 18$ g/mol

$$n = \frac{36}{18} = 2 \text{ mol}$$

ในการหาจำนวนอนุภาค ให้คูณจำนวนโมลด้วยค่าคงที่อาโวคาโด

ปริมาตรของแก๊ส

ที่อุณหภูมิและความดันห้อง (r.t.p.) หนึ่งโมลของก๊าซใดๆ ใช้พื้นที่ ปริมาตร เท่ากัน ปริมาตรโมลาร์ของก๊าซ นี้คือ $24 \text{ dm}^3$

ลูกโป่งสามลูกขนาดเท่ากันบรรจุหนึ่งโมลของไฮโดรเจน ออกซิเจน และคาร์บอนไดออกไซด์: มวลต่างกันแต่มีปริมาตรเท่ากันที่ 24 ลูกบาศก์เดซิมิเตอร์
หนึ่งโมลของก๊าซใดๆ เติมเต็ม 24 ลูกบาศก์เดซิมิเตอร์ที่อุณหภูมิและความดันห้อง
$$\text{volume of gas (dm}^3) = \text{amount (mol)} \times 24$$

ตัวอย่างทำโจทย์ $0.25$ mol ของคาร์บอนไดออกไซด์ใช้ปริมาตรเท่าไหร่ที่ r.t.p.?

$$\text{volume} = 0.25 \times 24 = 6 \text{ dm}^3$$

ความเข้มข้นของสารละลาย

ความเข้มข้นของ สารละลายสามารถระบุได้ใน $\text{g/dm}^3$ หรือใน $\text{mol/dm}^3$

$$\text{concentration (mol/dm}^3) = \frac{\text{amount of solute (mol)}}{\text{volume (dm}^3)}$$

จำไว้ว่าต้องแปลงหน่วยปริมาตร: $1 \text{ dm}^3 = 1000 \text{ cm}^3$, ดังนั้นหารปริมาตรใน $\text{cm}^3$ ด้วย 1000

แผนภาพโมลที่มีโมลอยู่ตรงกลาง เชื่อมต่อกับมวล ปริมาตรแก๊ส ความเข้มข้น และจำนวนอนุภาค ด้วยตัวแปลงหน่วยของพวกมัน
โมลอยู่ตรงกลาง: คูณเมื่อขยายออก, หารเมื่อย้อนกลับ (ความเข้มข้นคือ โมล ÷ ปริมาตร)
Explore · ⁨สำรวจ⁩

Mole particle lab · ⁨ห้องปฏิบัติการอนุภาคโมล⁩

particles = n x Avogadro constant · ⁨จำนวนอนุภาค = n x ค่าคงที่อาวอกาดโร⁩

Change moles and see particle number scale with Avogadro constant. · ⁨เปลี่ยนจำนวนโมลเพื่อดูสเกลจำนวนอนุภาคพร้อมค่าคงที่อาโวกาโดร⁩

Vocabulary · ⁨คำศัพท์⁩ Train · ⁨ฝึกฝน⁩
English ไทย
ratio/ˈreɪʃɪəʊ/ อัตราส่วน
mass/mæs/ มวล
relative molecular mass/ˈrelətɪv məˈlekjʊlə mæs/ มวลโมเลกุลสัมพัทธ์
relative formula mass/ˈrelətɪv ˈfɔːmjʊlə mæs/ มวลสูตรสัมพัทธ์
mole/məʊl/ โมล
amount of substance/əˈmaʊnt ɒv ˈsʌbstəns/ ปริมาณสาร
particles/ˈpɑːtɪklz/ อนุภาค
Avogadro constant/ˌævəˈɡædrəʊ ˈkɒnstənt/ ค่าคงที่อาโวกาโดร
molar mass/ˈməʊlə mæs/ มวลโมลาร์
volume/ˈvɒljuːm/ ปริมาตร
molar gas volume/ˈməʊlə ɡæs ˈvɒljuːm/ ปริมาตรแก๊สมอลาร์
concentration/ˌkɒnsənˈtreɪʃn/ ความเข้มข้น
solution/səˈluːʃn/ สารละลาย
solute/ˈsɒljuːt/ ตัวละลาย
percentage yield/pəˈsentɪdʒ jiːld/ เปอร์เซ็นต์ผลผลิต
percentage composition by mass/pəˈsentɪdʒ ˌkɒmpəˈzɪʃn baɪ mæs/ องค์ประกอบเปอร์เซ็นต์โดยมวล
percentage purity/pəˈsentɪdʒ ˈpjʊərɪti/ ความบริสุทธิ์เปอร์เซ็นต์
3.3

Doing reaction calculations · ⁨การคำนวณปฏิกิริยาเคมี⁩

English

Most calculations follow the same steps: change the known amount into moles, use the balanced equation to find the moles of what you want, then change back into mass, volume or concentration.

Worked example. What mass of magnesium oxide forms when 12 g of magnesium burns completely? $2\text{Mg} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{MgO}$. ($A_r$: Mg $= 24$, O $= 16$.)

Moles of Mg $= 12 / 24 = 0.5$ mol. The ratio Mg : MgO is $1 : 1$, so $0.5$ mol of MgO forms. Its molar mass is $24 + 16 = 40$ g/mol, so the mass is $0.5 \times 40 = 20$ g — the same answer as the simple-proportion method above.

Limiting reactant

When two reactants are mixed, often one runs out first. This is the limiting reactant 限量反应物. It decides how much product can form; any other reactant is in excess (left over).

Worked example. 8 g of hydrogen reacts with 8 g of oxygen: $2\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{H}_2\text{O}$. Which is the limiting reactant, and what mass of water forms? ($A_r$: H $= 1$, O $= 16$.)

Moles of $\text{H}_2 = 8 / 2 = 4$ mol; moles of $\text{O}_2 = 8 / 32 = 0.25$ mol. The equation needs $2\text{H}_2$ for every one $\text{O}_2$, so $0.25$ mol of $\text{O}_2$ reacts with only $0.5$ mol of $\text{H}_2$. There is far more hydrogen than that, so oxygen is the limiting reactant and the hydrogen is in excess. The oxygen makes $2 \times 0.25 = 0.5$ mol of water, so the mass is $0.5 \times 18 = 9$ g. Always work in moles, not masses — the reactant with the smaller mass is not always the one that runs out.

Titration calculation

In a titration 滴定 you measure the volume of one solution that reacts with another. From the volume and concentration you find the moles of one solute 溶质, then use the equation ratio to find the moles, concentration or volume of the other.

Worked example. $25.0 \text{ cm}^3$ of sodium hydroxide solution is exactly neutralised by $20.0 \text{ cm}^3$ of $0.10 \text{ mol/dm}^3$ hydrochloric acid. $\text{NaOH} + \text{HCl} \rightarrow \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O}$. Find the concentration of the sodium hydroxide.

Moles of HCl $= 0.10 \times \dfrac{20.0}{1000} = 0.0020$ mol. The ratio is $1 : 1$, so there are $0.0020$ mol of NaOH in $25.0 \text{ cm}^3$:

$$\text{concentration} = \frac{0.0020}{25.0 / 1000} = 0.08 \text{ mol/dm}^3$$

Empirical and molecular formulae from data

To find an empirical formula from masses or percentages:

  1. Divide each element's mass (or %) by its $A_r$.
  2. Divide all the answers by the smallest one to get the simplest ratio.

To find the molecular formula, compare the empirical formula mass with the real $M_r$ and multiply up.

Worked example. A compound contains $40\%$ calcium, $12\%$ carbon and $48\%$ oxygen by mass. Find its empirical formula. ($A_r$: Ca $= 40$, C $= 12$, O $= 16$.)

Divide each percentage by its $A_r$: Ca $= 40/40 = 1$, C $= 12/12 = 1$, O $= 48/16 = 3$. The ratio is $1 : 1 : 3$, so the empirical formula is $\text{CaCO}_3$.

Percentages

  • Percentage yield 产率 compares how much product you actually got with the most you could get: $\dfrac{\text{actual}}{\text{theoretical}} \times 100$.
  • Percentage composition by mass 质量分数 of an element $= \dfrac{\text{mass of the element}}{M_r} \times 100$.
  • Percentage purity 纯度 $= \dfrac{\text{mass of pure substance}}{\text{mass of impure sample}} \times 100$.

Worked example. Find the percentage by mass of nitrogen in ammonium nitrate, $\text{NH}_4\text{NO}_3$. ($A_r$: N $= 14$, H $= 1$, O $= 16$.)

$M_r = (2 \times 14) + (4 \times 1) + (3 \times 16) = 80$. The mass of nitrogen is $2 \times 14 = 28$, so

$$\% \text{ nitrogen} = \frac{28}{80} \times 100 = 35\%$$

Worked example. A reaction could make at most 5.0 g of product, but only 4.0 g is actually collected. Find the percentage yield.

$$\% \text{ yield} = \frac{4.0}{5.0} \times 100 = 80\%$$

Some product is always lost — left behind in the apparatus, or used up in side reactions — so the yield is almost never $100\%$.

Worked example. A 50 g sample of impure calcium carbonate contains 45 g of pure calcium carbonate. Find its percentage purity.

$$\% \text{ purity} = \frac{45}{50} \times 100 = 90\%$$
ไทย
การทำบิรติทเรชันในห้องปฏิบัติการ
การบิรติทเรชันวัดปริมาณกรดที่ทำปฏิกิริยากับเบสได้อย่างแม่นยำ

การคำนวณส่วนใหญ่ทำตามขั้นตอนเดียวกัน: เปลี่ยนปริมาณที่ทราบเป็นโมล, ใช้สมการที่สมดุลเพื่อหามวลโมลของสิ่งที่ต้องการ, แล้วเปลี่ยนกลับเป็นมวล, ปริมาตร หรือความเข้มข้น

ตัวอย่างวิธีทำ. มวลของแมกนีเซียมออกไซด์ที่เกิดขึ้นเมื่อแมกนีเซียม 12 กรัมเผาไหม้สมบูรณ์คือเท่าไร? $2\text{Mg} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{MgO}$. ($A_r$: Mg $= 24$, O $= 16$.)

โมลของ Mg $= 12 / 24 = 0.5$ mol. อัตราส่วน Mg : MgO คือ $1 : 1$, ดังนั้น $0.5$ mol ของ MgO จึงเกิดขึ้น. มวลโมลของ它有 $24 + 16 = 40$ g/mol, ดังนั้นมวลคือ $0.5 \times 40 = 20$ g — ซึ่งเป็นคำตอบเดียวกับวิธีอัตราส่วนอย่างง่ายข้างต้น.

สารตั้งต้นจำกัด

เมื่อผสมสารตั้งต้นสองชนิดเข้าด้วยกัน มักจะมีหนึ่งชนิดหมดก่อน นี่คือ สารตั้งต้นจำกัด มันกำหนดปริมาณผลิตภัณฑ์ที่จะเกิดขึ้น; สารตั้งต้นอื่นจะเหลือเกิน (เหลือค้างไว้)

อนุภาค A สี่ตัวและอนุภาค B สองตัวทำปฏิกิริยากันเกิดผลิตภัณฑ์สองตัว เหลืออนุภาค A ที่ไม่ทำปฏิกิริยาสองตัว
B หมดก่อน ดังนั้นจึงเป็นสารตั้งต้นจำกัดและกำหนดปริมาณผลิตภัณฑ์; ส่วนเกินของ A จะเหลือค้างไว้

ตัวอย่างวิธีทำ. ไฮโดรเจน 8 กรัมทำปฏิกิริยากับออกซิเจน 8 กรัม: $2\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{H}_2\text{O}$. สารใดเป็นสารตั้งต้นจำกัด, และมวลของน้ำที่เกิดขึ้นคือเท่าไร? ($A_r$: H $= 1$, O $= 16$.)

โมลของ $\text{H}_2 = 8 / 2 = 4$ mol; โมลของ $\text{O}_2 = 8 / 32 = 0.25$ mol. สมการต้องใช้ $2\text{H}_2$ สำหรับทุก ๆ $\text{O}_2$ หนึ่งตัว, ดังนั้น $0.25$ mol ของ $\text{O}_2$ ทำปฏิกิริยากับ $0.5$ mol ของ $\text{H}_2$ เท่านั้น. มีไฮโดรเจนมากกว่านี้มาก ดังนั้น ออกซิเจนเป็นสารตั้งต้นจำกัด และไฮโดรเจนมีปริมาณเกิน. ออกซิเจนสร้าง $2 \times 0.25 = 0.5$ mol ของน้ำ, ดังนั้นมวลคือ $0.5 \times 18 = 9$ g. ต้องคำนวณเป็นโมลเสมอ ไม่ใช่มวล — สารที่มีมวลน้อยกว่าไม่จำเป็นต้องหมดก่อนเสมอไป

การคำนวณด้วยวิธีไทเทรชัน

ในการ บิรติทเรชัน คุณวัดปริมาตรของสารละลายชนิดหนึ่งที่ทำปฏิกิริยากับอีกชนิดหนึ่ง จากปริมาตรและความเข้มข้นคุณหาโมลของ สารละลาย หนึ่งชนิดได้, จากนั้นใช้สัดส่วนจากสมการเพื่อหาโมล, ความเข้มข้น หรือปริมาตรของอีกชนิดหนึ่ง

ตัวอย่างวิธีทำ. $25.0 \text{ cm}^3$ ของสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ถูกทำให้เป็นกลางโดย $20.0 \text{ cm}^3$ ของ $0.10 \text{ mol/dm}^3$ กรดไฮโดรคลอริก $\text{NaOH} + \text{HCl} \rightarrow \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O}$. หาความเข้มข้นของโซเดียมไฮดรอกไซด์

โมลของ HCl $= 0.10 \times \dfrac{20.0}{1000} = 0.0020$ mol. สัดส่วนคือ $1 : 1$, ดังนั้นมี $0.0020$ mol ของ NaOH ใน $25.0 \text{ cm}^3$:

$$\text{concentration} = \frac{0.0020}{25.0 / 1000} = 0.08 \text{ mol/dm}^3$$
การคำนวณบิรติทเรชันในรูปแบบผัง: กรดที่ทราบให้โมล, สัดส่วน 1 ต่อ 1 จากสมการให้โมลของโซเดียมไฮดรอกไซด์, และการหารด้วยปริมาตรของมันให้ความเข้มข้น
การคำนวณบิรติทเรชัน: จากสารละลายที่ทราบเป็นโมล, สัดส่วน, แล้วหาความเข้มข้นที่ไม่ทราบค่า

สูตรเชิงประจักษ์และสูตรโมเลกุลจากข้อมูล

ในการหาสูตรเชิงประจักษ์จากมวลหรือเปอร์เซ็นต์:

  1. หารมวลของแต่ละธาตุ (หรือ %) ด้วย $A_r$ ของธาตุนั้น
  2. หารผลลัพธ์ทั้งหมดด้วยค่าที่น้อยที่สุดเพื่อให้ได้สัดส่วนที่ง่ายที่สุด

ในการหาสูตรโมเลกุล ให้เปรียบเทียบมวลของสูตรเชิงประจักษ์กับ $M_r$ จริง แล้วคูณเพิ่ม

ตัวอย่างวิธีทำ. สารประกอบหนึ่งประกอบด้วยแคลเซียม $40\%$, คาร์บอน $12\%$ และออกซิเจน $48\%$ ตามมวล. หาสูตรเชิงประจักษ์ของมัน ($A_r$: Ca $= 40$, C $= 12$, O $= 16$.)

หารแต่ละเปอร์เซ็นต์ด้วย $A_r$ ของมัน: Ca $= 40/40 = 1$, C $= 12/12 = 1$, O $= 48/16 = 3$. สัดส่วนคือ $1 : 1 : 3$, ดังนั้นสูตรเชิงประจักษ์คือ $\text{CaCO}_3$

เปอร์เซ็นต์

  • -percent yield เปรียบเทียบปริมาณผลิตภัณฑ์ที่คุณได้รับจริงกับปริมาณสูงสุดที่สามารถทำได้: $\dfrac{\text{actual}}{\text{theoretical}} \times 100$
  • percent composition by mass ของธาตุ $= \dfrac{\text{mass of the element}}{M_r} \times 100$
  • percent purity $= \dfrac{\text{mass of pure substance}}{\text{mass of impure sample}} \times 100$

ตัวอย่างวิธีทำ. หาเปอร์เซ็นต์ตามมวลของไนโตรเจนในแอมโมเนียมไนเตรต, $\text{NH}_4\text{NO}_3$. ($A_r$: N $= 14$, H $= 1$, O $= 16$.)

$M_r = (2 \times 14) + (4 \times 1) + (3 \times 16) = 80$. มวลของไนโตรเจนคือ $2 \times 14 = 28$, ดังนั้น

$$\% \text{ nitrogen} = \frac{28}{80} \times 100 = 35\%$$

ตัวอย่างวิธีทำ. ปฏิกิริยาหนึ่งสามารถสร้างผลิตภัณฑ์ได้สูงสุด 5.0 กรัม แต่เก็บได้จริงเพียง 4.0 กรัม. หา percent yield

$$\% \text{ yield} = \frac{4.0}{5.0} \times 100 = 80\%$$

ผลิตภัณฑ์บางส่วนจะถูกสูญเสียเสมอ — ทิ้งไว้ในอุปกรณ์ หรือใช้ในปฏิกิริยาร่วมด้านข้าง — ดังนั้น percent yield แทบจะไม่ pernah $100\%$

ตัวอย่างวิธีทำ. ตัวอย่าง 50 กรัมของแคลเซียมคาร์บอเนตที่ไม่บริสุทธิ์มีแคลเซียมคาร์บอเนตบริสุทธิ์ 45 กรัม. หา percent purity ของมัน

$$\% \text{ purity} = \frac{45}{50} \times 100 = 90\%$$
Explore · ⁨สำรวจ⁩

Reaction calculation route · ⁨เส้นทางในการคำนวณปฏิกิริยา⁩

Follow a known mass through a balanced equation to the answer. · ⁨ตามมวลที่ทราบผ่านสมการที่สมดุลไปจนถึงคำตอบ⁩

Vocabulary · ⁨คำศัพท์⁩ Train · ⁨ฝึกฝน⁩
English ไทย
element/ˈelɪmənt/ ธาตุ
limiting reactant/ˈlɪmɪtɪŋ rɪˈæktənt/ สารตั้งต้นจำกัดปริมาณ
titration/taɪˈtreɪʃn/ การไทเทรต
3.3

Exam tips · ⁨ข้อแนะนำสำหรับการสอบ⁩

English
  • Always turn masses, gas volumes and concentrations into moles first, use the balanced equation's ratio, then convert back. Never compare masses directly across an equation.
  • Key formulas: $n = \dfrac{\text{mass}}{M_r}$, gas volume $= n \times 24\ \text{dm}^3$ at r.t.p., and concentration $= \dfrac{n}{\text{volume in dm}^3}$. Change cm³ to dm³ by dividing by 1000.
  • To balance a symbol equation you may only change the big numbers in front of a formula, never the small subscripts inside it.
  • The limiting reactant is the one that runs out (fewest moles once you allow for the ratio); it sets how much product forms. The other reactant is in excess.
  • Percentage yield = actual ÷ theoretical × 100; percentage purity = mass of pure substance ÷ mass of sample × 100. Both are always 100% or less.
ไทย
  • ต้องเปลี่ยนมวล, ปริมาตรแก๊ส และความเข้มข้นให้เป็น โมล ก่อน, ใช้สัดส่วนจากสมการที่สมดุล, แล้วแปลงกลับ. ห้ามเปรียบเทียบมวลโดยตรงข้ามสมการ
  • สูตรสำคัญ: $n = \dfrac{\text{mass}}{M_r}$, ปริมาตรแก๊ส $= n \times 24\ \text{dm}^3$ ที่ r.t.p., และความเข้มข้น $= \dfrac{n}{\text{volume in dm}^3}$. เปลี่ยน cm³ เป็น dm³ โดยการหารด้วย 1000
  • ในการจัดรูปสมการสัญลักษณ์ คุณอาจเปลี่ยนเฉพาะตัวเลขใหญ่ ด้านหน้า ของสูตรเท่านั้น ไม่สามารถเปลี่ยนเลขชี้กำลังเล็กภายในได้
  • สารตั้งต้นจำกัด คือสารที่หมดก่อน (มีโมลน้อยที่สุดเมื่อพิจารณาสัดส่วนแล้ว); มันกำหนดปริมาณผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้น. สารตั้งต้นที่เหลือจะเป็นสารเหลือเกิน
  • percent yield = ผลลัพธ์จริง ÷ ผลลัพธ์ทฤษฎี × 100; percent purity = มวลของสารบริสุทธิ์ ÷ มวลของตัวอย่าง × 100. ทั้งสองมีค่าไม่เกิน 100% เสมอ

Interactive lessons on this topic · ⁨บทเรียนเชิงโต้ตอบสำหรับหัวข้อนี้⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨ทำทีละขั้นตอน พร้อมแบบฝึกหัดตรวจสอบผลทันที⁩

Past Papers · ⁨ข้อสอบย้อนหลัง⁩

More topics in IGCSE Chemistry · ⁨Chemistry IGCSE⁩ · ⁨หัวข้อเพิ่มเติมใน IGCSE Chemistry · ⁨Chemistry IGCSE⁩⁩

Log in or create account · ⁨เข้าสู่ระบบหรือสร้างบัญชี⁩

IGCSE, A-Level & AP