Mole Calculations and Visualizing a Chemical Reaction of Na and Cl2

Slide1Mole Calculations

Slide2?Visualizing a Chemical Reaction Na             +              Cl 2                                 NaCl ___ mole Cl 2 ___ mole NaCl ___ mole Na 2 10 5 10 2 10 5 10

Slide3___ mole NaCl10 Visualizing a Chemical Reaction Na             +              Cl 2                                 NaCl ___ mole Cl 2 ___ mole Na 2 10 5 2

Slide4Formation of Ammonia

Slide5Proportional RelationshipsI have 5 eggs.  How many cookies can I make? 3/4 c. brown sugar 1 tsp vanilla extract 2 eggs 2 c. chocolate chips Makes 5 dozen cookies. 2 1/4 c. flour 1 tsp. baking soda 1 tsp. salt 1 c. butter 3/4 c. sugar 5 eggs 5 doz. 2 eggs = 12.5 dozen cookies Ratio of eggs to cookies Courtesy Christy Johannesson www.nisd.net/communicationsarts/pages/chem 150 cookies

Slide6Proportional Relationships• Stoichiometry • Stoichiometry – mass relationships between substances in a chemical reaction – based on the mole ratio • Mole  Ratio • Mole  Ratio – indicated by coefficients in a balanced equation 2  Mg  +  O 2      2  MgO 2  Mg  +  O 2      2  MgO Courtesy Christy Johannesson www.nisd.net/communicationsarts/pages/chem

Slide7Stoichiometry Steps1. Write a balanced equation. 2. Identify known & unknown. 3. Line up conversion factors. – Mole ratio -  moles    moles – Molar mass - moles    grams – Molarity -  moles    liters soln – Molar volume - moles    liters gas Core step in all stoichiometry problems!! – Mole ratio -  moles    moles 4. Check answer. Courtesy Christy Johannesson www.nisd.net/communicationsarts/pages/chem

Slide81 mol of a gas=22.4 Lat STP Molar Volume at STP S tandard   T emperature   &   P ressure 0°C   and   1 atm   Courtesy Christy Johannesson www.nisd.net/communicationsarts/pages/chem

Slide9Molar Volume at STPMolar Mass ( g/mol ) 6.02    10 23 particles/mol MASS IN GRAMS MOLES NUMBER OF PARTICLES LITERS OF SOLUTION Molar Volume      ( 22.4  L/mol) LITERS OF GAS AT STP Molarity   (mol/L) Courtesy Christy Johannesson www.nisd.net/communicationsarts/pages/chem

Slide10Stoichiometry ProblemsHow many moles of KClO 3  must decompose in order to produce 9 moles of oxygen gas? 9 mol O 2 2 mol KClO 3 3 mol O 2 = 6 mol KClO 3 2KClO 3         2KCl   +   3O 2 ? mol 9 mol Courtesy Christy Johannesson www.nisd.net/communicationsarts/pages/chem

Slide11How many moles of KClO3  must decompose in order to produce 9 moles of oxygen gas? 9 mol O 2 2 mol KClO 3 3 mol O 2 = 6 mol KClO 3 2KClO 3         2KCl   +   3O 2 ? mol 9 mol Courtesy Christy Johannesson www.nisd.net/communicationsarts/pages/chem O 2 KClO 3 x  m o l  K C l O 3   =   9  m o l  O 2 =  6 mol KClO 3 2 mol KClO 3 3 mol O 2 6 mol

Slide12How many grams of KClO3  are required to produce 9.00 L of O 2  at STP? 9.00 L O 2 1 mol O 2 22.4 L O 2 =    32.8 g       KClO 3 2 mol KClO 3 3 mol O 2 122.55 g KClO 3 1 mol KClO 3 ? g 9.00 L Stoichiometry Problems 2KClO 3         2KCl   +   3O 2 Courtesy Christy Johannesson www.nisd.net/communicationsarts/pages/chem

Slide13How many grams of KClO3  are required to produce 9.00 L of O 2  at STP? ? g 9.00 L Stoichiometry Problems 2KClO 3         2KCl   +   3O 2 Courtesy Christy Johannesson www.nisd.net/communicationsarts/pages/chem O 2 KClO 3 x  g  K C l O 3  =  9 . 0 0  L  O 2 22.4 L O 2 = 32.8 g KClO 3 1 mol O 2 2 mol KClO 3 3 mol O 2 122.55 g KClO 3 1 mol KClO 3 32.8 g

Slide14How many grams of KClO3  are required to produce 9.00 L of O 2  at STP? 9.00 L O 2 1 mol O 2 22.4 L O 2 =    32.8 g       KClO 3 2 mol KClO 3 3 mol O 2 122.55 g KClO 3 1 mol KClO 3 ? g 9.00 L 2KClO 3         2KCl   +   3O 2 Courtesy Christy Johannesson www.nisd.net/communicationsarts/pages/chem O 2 KClO 3 x  g  K C l O 3  =  9 . 0 0  L  O 2 22.4 L O 2 = 32.8 g KClO 3 1 mol O 2 2 mol KClO 3 3 mol O 2 122.55 g KClO 3 1 mol KClO 3 32.8 g

Slide15How many grams of silver will be formed from12.0 g copper? 12.0 g Cu 1 mol Cu 63.55 g Cu = 40.7 g    Ag Cu   +   2 AgNO 3         2 Ag   +   Cu(NO 3 ) 2 2 mol Ag 1 mol Cu 107.87 g Ag 1 mol Ag 12.0 g ? g Courtesy Christy Johannesson www.nisd.net/communicationsarts/pages/chem Cu Ag x  g  A g  =  1 2 . 0  g  C u 63.55 g Cu = 40.7 g Ag 1 mol Cu 2 mol Ag 1 mol Cu 107.87 g Ag 1 mol Ag 40.7 g

Slide16useAvogadro’s number use molar mass Mole Calculations Volume, cm 3 Mass, g Moles Atoms use density  g cm 3 x mol  g x atoms  mol x A graduated cylinder holds 25.4 cm 3  of mercury.  If the density of mercury at 25  o C is 13.534 g / cm 3 , how many moles of mercury are in the cylinder?   HINT:  Volume of solids/liquids and moles are not directly connected.  You must first use the density to             convert the volume to a mass, and then derive the quantity of mercury, in moles, from the mass.             Finally, the number of atoms is obtained from the number of moles. Kotz & Treichel,  Chemistry & Chemical Reactivity ,  3 rd  Edition , 1996, page 93 H o w  m a n y  a t o m s  o f  m e r c u r y  a r e  t h e r e ?

Slide17Th e r e f o r e ,  t h e  m a s s  o f  m e r c u r y  i s  f o u n d  t o  b e  e q u i v a l e n t  t o  3 4 4  g  o f  m e r c u r y . Volume, cm 3 Mass, g Moles Atoms use density use molar mass use Avogadro’s number  g cm 3 x mol  g x .   13.534 g Hg       1 cm 3  Hg 25.4 cm 3  Hg = 344 g Hg K n o w i n g  t h e  m a s s ,  y o u  c a n  n o w  f i n d  t h e  q u a n t i t y  i n  m o l e s . .     1 mol Hg    .     200.6 g Hg 344 g Hg = 1.71 mol Hg F i n a l l y ,  b e c a u s e  y o u  k n o w  t h e  r e l a t i o n  b e t w e e n  a t o m s  a n d  m o l e s  ( A v o g o d r o ’ s n u m b e r ) ,  y o u  c a n  n o w  f i n d  t h e  n u m b e r  o f  a t o m s  i n  t h e  s a m p l e . .    6.02 x 10 23  atoms Hg    .             1 mol Hg 1.71 mol Hg = 1.03 x 10 24  atoms Hg A A B C B C Kotz & Treichel,  Chemistry & Chemical Reactivity ,  3 rd  Edition , 1996, page 93 A graduated cylinder holds 25.4 cm 3  of mercury.  If the density of mercury at 25  o C is 13.534 g / cm 3 , how many moles of mercury are in the cylinder? How many atoms of mercury are there? 344 g Hg 1.71 mol Hg atoms  mol x

Slide182 Na  +   Cl2                2 NaCl 2 grams                  1 gram                                       2 grams W R O N G Violates Law of Conservation of Matter 2 atoms                  1 molecule                                 2 molecules* * B e t t e r  n a m e  w o u l d  b e  “ f o r m u l a  u n i t ” 2 moles                  1 mole                                        2 moles 100 g x L x g Na Cl 2 x  L  C l 2   =   1 0 0  g  N a 23 g Na =  49 L Cl 2 1 mol Na 1 mol Cl 2 2 mol Na 22.4 L Cl 2 1 mol Cl 2 48.69 L R i g h t  s i d e  o f  r o o m … c a l c u l a t e  h o w  m a n y  g r a m s  o f  N a C l  w i l l  b e  p r o d u c e d  f r o m  1 0 0  g  o f  N a . L e f t  s i d e  o f  r o o m … c a l c u l a t e  h o w  m a n y  g r a m s  o f  N a C l  w i l l  b e  p r o d u c e d  f r o m  4 8 . 6 9  L  o f  C l 2 . Na NaCl x  g  N a C l  =  1 0 0  g  N a 23 g Na = 254 g NaCl 1 mol Na 2 mol NaCl 2 mol Na 58.5 g NaCl 1 mol NaCl Cl 2 NaCl x  g  N a C l  =  4 8 . 6 9  L  C l 2 22.4 L Cl 2 = 254 g NaCl 1 mol Cl 2 2 mol NaCl 1 mol Cl 2 58.5 g NaCl 1 mol NaCl

Slide19StoichiometryKClO 3 KCl +       O 2 3 2 2 500 g x g x L KClO 3 O 2 x  L  O 2   =   5 0 0  g  K C l O 3 122.5 g KClO 3 =  137 L O 2 1 mol KClO 3 3 mol O 2 2 mol KClO 3 22.4 L O 2 1 mol O 2 KClO 3 KCl x  g  K C l  =  5 0 0  g  K C l O 3 122.5 g KClO 3 = 304 g KCl 1 mol KClO 3 2 mol KCl 2 mol KClO 3 74.5 g KCl 1 mol KCl (304 g) (196 g) x  g   O 2   =   1 3 7  L  O 2 22.4 L O 2 =  196 g O 2 1 mol O 2 32 g O 2 1 mol O 2 137 L

Slide20Stoichiometry2 TiO 2    +  4 Cl 2   +  3 C CO 2   +   2 CO  +  2 TiCl 4 4.55 mol x mol C Cl 2 x  m o l  C   =   4 . 5 5  m o l  C l 2 4 mol Cl 2 =  6.07 mol Cl 2 3 mol C C TiO 2 x  m o l e c u l e s  T i C l 4  =  1 1 5  g  T i O 2 80 g TiO 2 = 8.66 x 10 23  molecules TiCl 4 1 mol TiO 2 2 mol TiCl 4 2 mol TiO 2 6.02 x 10 23   molecules TiCl 4 1 mol TiCl 4 x  g   T i O 2   =   4 . 5 5  m o l  C 3 mol C =  243 g TiO 2 1 mol TiO 2 80 g TiO 2 2 mol TiO 2 How many moles of chlorine will react with 4.55 moles of carbon? H o w  m a n y  g r a m s  o f  t i t a n i u m  ( I V )  o x i d e  w i l l  r e a c t  w i t h  4 . 5 5  m o l e s  o f  c a r b o n ? x g H o w  m a n y  m o l e c u l e s  o f  T i C l 4  w i l l  r e a c t  w i t h  1 1 5  g  T i O 2 ? TiO 2 TiCl 4 x molecules 115 g

Slide21Stoichiometry Problems 1Keys Keys Stoichiometry Problems 1 Stoichiometry Problems 1

Slide226.02x 10 23   atoms H 2 O 6.02x10 23  molecules H 2 O Which has more atoms: 30 g aluminum metal or 18 mL distilled water? x  a t o m s  A l  =  3 0  g  A l 27 g Al = 6.69 x 10 23  atoms Al 1 mol Al 6.02 x 10 23   atoms Al 1 mol Al H o w  m a n y  a t o m s  o f  a l u m i n u m  a r e  i n  3 0  g  o f  a l u m i n u m ? Al x  a t o m s  A l  =  3 0  g  A l 27 g Al = 6.69 x 10 23  atoms Al 6.02 x 10 23   atoms Al Al x  a t o m s  =  1 8  m L  H 2 O 1000 mL H 2 O = 1.45 x 10 21  atoms 1 L H 2 O 1   mol H 2 O 22.4 L H 2 O H o w  m a n y  a t o m s  a r e  i n  1 8  m L  o f  w a t e r ? H 2 O x  a t o m s  =  1 8  m L  H 2 O 1 mL H 2 O = 1.81 x 10 24  atoms 1 g H 2 O 1 mol H 2 O 18 g H 2 O H o w  m a n y  a t o m s  a r e  i n  1 8  m L  o f  w a t e r ? 1 mol H 2 O 3   atoms 1 molecule H 2 O 1 moL H 2 O 6.02x10 23  molecules H 2 O 3 atoms 1 molecule H 2 O W  R  O  N  G W  R  O  N  G Recall, density of water LITERS  is  ONLY  used  for  GASES  @  STP LITERS  is  ONLY  used  for  GASES  @  STP