Jak obliczyć graniczny odczynnik i teoretyczną wydajność?

Znać reagent ograniczający, aby obliczyć wydajność teoretyczną. Arne Pastoor/Getty Images

Reagentem ograniczającym reakcję jest reagent, który wyczerpie się jako pierwszy, jeśli wszystkie reagenty będą reagowały razem. Gdy ograniczający reagent zostanie całkowicie zużyty, reakcja przestanie postępować. The wydajność teoretyczna reakcji to ilość produktów wytworzonych po wyczerpaniu się reagenta ograniczającego. To zadziałało przykładowy problem z chemii pokazuje, jak określić reagent ograniczający i obliczyć wydajność teoretyczna reakcji chemicznej .

Ograniczanie reaktywnego i teoretycznego problemu wydajności

Dostaniesz następująca reakcja :

2 godz_dwa(g) + O_dwa(g) → 2 godz_dwaO(l)

Oblicz:

a. stosunek stechiometryczny moli H_dwado krety O_dwa
b. ten rzeczywiste pieprzyki H_dwado moli O_dwagdy 1,50 mol H_dwajest mieszany z 1,00 mol O_dwa
c. reagent ograniczający (H_dwalub O_dwa) dla mieszaniny w części (b)
d. wydajność teoretyczna, w molach, H_dwaO dla mieszaniny w części (b)

Rozwiązanie

a. Stosunek stechiometryczny podaje się za pomocą współczynniki z zrównoważone równanie . Współczynniki to liczby podane przed każdą formułą. To równanie jest już zrównoważone, więc odnieś się do instruktaż o równoważeniu równań, jeśli potrzebujesz dalszej pomocy:

2 mol H_dwa/mol O_dwa

b. Rzeczywisty stosunek odnosi się do liczba moli faktycznie przewidziane dla reakcji. Może to być lub nie to samo co stosunek stechiometryczny. W tym przypadku jest inaczej:

1,50 mol H_dwa/ 1,00 mol O_dwa= 1,50 mol H_dwa/mol O_dwa

c. Należy zauważyć, że rzeczywisty stosunek jest mniejszy niż wymagany lub stosunek stechiometryczny, co oznacza, że ​​H . jest niewystarczający_dwareagować ze wszystkimi O_dwaktóry został dostarczony. Składnik „niewystarczający” (H_dwa) jest reagentem ograniczającym. Innym sposobem, aby to ująć, jest powiedzenie, że O_dwajest w nadmiarze. Gdy reakcja dobiega końca, cały H_dwazostanie skonsumowany, pozostawiając trochę O_dwai produkt, H_dwaO.

d. Wydajność teoretyczna oparta jest na obliczeniach przy użyciu ilości ograniczającego reagenta , 1,50 mol H_dwa. Biorąc pod uwagę, że 2 mol H_dwatworzy 2 mol H_dwaO, otrzymujemy:

wydajność teoretyczna H_dwaO = 1,50 molH_dwax 2 mol H_dwaO/2 molH_dwa

wydajność teoretyczna H_dwaO = 1,50 molH_dwaO

Zauważ, że jedynym wymogiem do wykonania tego obliczenia jest znajomość ilości ograniczającego reagenta i stosunek ilość ograniczającego reagenta do ilość produktu .

Odpowiedzi

a. 2 mol H_dwa/mol O_dwa
b. 1,50 mol H_dwa/mol O_dwa
c. H_dwa
d. 1,50 molH_dwaO

Wskazówki dotyczące rozwiązywania tego typu problemów

• Najważniejszym punktem do zapamiętania jest to, że masz do czynienia ze stosunkiem molowym między reagentami a produktami. Jeśli otrzymasz wartość w gramach, musisz ją przeliczyć na mole. Jeśli zostaniesz poproszony o podanie liczby w gramach, przeliczasz z powrotem z moli użytych w obliczeniach.
• Reagentem ograniczającym nie jest automatycznie ten z najmniejszą liczbą moli. Załóżmy na przykład, że w reakcji wytwarzania wody znajduje się 1,0 mola wodoru i 0,9 mola tlenu. Jeśli nie przyjrzysz się stosunkowi stechiometrycznemu między reagentami, możesz wybrać tlen jako reagent ograniczający, ale wodór i tlen reagują w stosunku 2:1, więc faktycznie zużyjesz wodór znacznie wcześniej niż użyjesz w górę tlenu.
• Kiedy zostaniesz poproszony o podanie ilości, obserwuj liczbę cyfr znaczących. W chemii zawsze się liczą!