Jak obliczyć graniczny odczynnik reakcji chemicznej?

Określanie odczynnika ograniczającego

Maskot / Getty Images

Reakcje chemiczne rzadko zachodzą, gdy dokładnie odpowiednia ilość reagentów zareaguje razem, tworząc produkty. Jeden reagent zostanie zużyty, zanim skończy się drugi. Ten reagent jest znany jako odczynnik ograniczający .

Strategia

Jest to strategia, którą należy kierować się przy ustalaniu, które: reagent jest odczynnik ograniczający .
Rozważ reakcję:
2 godz_dwa(g) + O_dwa(g) → 2 godz_dwaO(l)
Jeśli 20 gramów H_dwagaz reaguje z 96 gramami O_dwagaz,

• Który reagent jest reagentem ograniczającym?
• Ile z nadmiar reagenta pozostaje?
• Ile H_dwaO jest produkowane?

Aby określić, który reagent jest reagentem ograniczającym, najpierw określ, ile produktu utworzyłby każdy reagent, gdyby cały reagent został zużyty. Reagentem, który tworzy najmniejszą ilość produktu będzie reagent ograniczający.

Oblicz wydajność każdego reagenta .

The stosunki molowe pomiędzy każdym reagentem a produktem są potrzebne do zakończenia obliczeń:
Stosunek molowy między H_dwai H_dwaO to 1 mol H_dwa/1 mol H_dwaO
Stosunek molowy między O_dwai H_dwaO to 1 mol O_dwa/2 mol H_dwaO
The masy molowe każdego reagenta i produktu są również potrzebne:
masa molowa H_dwa= 2 gramy
masa molowa O_dwa= 32 gramy
masa molowa H_dwaO = 18 gramów
Ile H_dwaO powstaje z 20 gramów H_dwa?
gramów H_dwaO = 20 gramów H_dwax (1 mol H_dwa/2g H_dwa) x (1 mol H_dwaO/1 mol H_dwa) x (18 g H_dwaO/1 mol H_dwaO)
Wszystkie jednostki z wyjątkiem gramów H_dwaO anuluj, odchodząc
gramów H_dwaO = (20 x 1/2 x 1 x 18) gramów H_dwaO
gramów H_dwaO = 180 gramów H_dwaO
Ile H_dwaO powstaje z 96 gramów O_dwa?
gramów H_dwaO = 20 gramów H_dwax(1 mol O_dwa/32g O_dwa) x (2 mol H_dwaO/1 mol O_dwa) x (18 g H_dwaO/1 mol H_dwaO)
gramów H_dwaO = (96 x 1/32 x 2 x 18) gramów H_dwaO
gramów H_dwaO = 108 gramów O_dwaO

Z 20 gramów H . powstaje znacznie więcej wody_dwaniż 96 gramów O_dwa. Reagentem ograniczającym jest tlen. Po 108 gramach H_dwaO formy, reakcja ustaje. Aby określić ilość nadmiaru H_dwapozostały, oblicz, ile H_dwapotrzeba do wyprodukowania 108 gramów H_dwaO.
gramów H_dwa= 108 gramów H_dwaOx (1 mol H_dwaO/18 gramów H_dwaO) x (1 mol H_dwa/1 mol H_dwaWół ( 2 gramy H_dwa/1 mol H_dwa)
Wszystkie jednostki z wyjątkiem gramów H_dwaanuluj, wychodzę
gramów H_dwa= (108 x 1/18 x 1 x 2) gramy H_dwa
gramów H_dwa= (108 x 1/18 x 1 x 2) gramy H_dwa
gramów H_dwa= 12 gramów H_dwa
Zajmuje 12 gramów H_dwaaby zakończyć reakcję. Pozostała kwota to
pozostałe gramy = suma gramów - zużyte gramy
pozostałe gramy = 20 gramów - 12 gramów
pozostałe gramy = 8 gramów
Będzie 8 gramów nadmiaru H_dwagaz pod koniec reakcji.
Jest wystarczająco dużo informacji, aby odpowiedzieć na pytanie.
Ograniczającym reagentem był O_dwa.
Będzie 8 gramów H_dwapozostały.
Będzie 108 gramów H_dwaO powstały w wyniku reakcji.

Znalezienie odczynnika ograniczającego jest stosunkowo prostym ćwiczeniem. Oblicz wydajność każdego reagenta tak, jakby został całkowicie zużyty. Reagent, który wytwarza najmniejszą ilość produktu, ogranicza reakcję.

Więcej

Aby uzyskać więcej przykładów, sprawdź Przykładowy problem z odczynnikiem ograniczającym oraz Problem z reakcją chemiczną w roztworze wodnym . Sprawdź swoje nowe umiejętności, odpowiadając Teoretyczna wydajność i pytania testowe reakcji ograniczających .

Źródła

• Vogel, A.I.; Tatchell, AR; Furnis, B.S.; Hannaford, AJ; Smith, P.W.G. Podręcznik Praktycznej Chemii Organicznej Vogla, Wydanie 5. Pearson, 1996, Essex, Wielka Brytania
• Whitten, K.W., Gailey, K.D. i Davis, R.E. Chemia ogólna, Wydanie czwarte. Wydawnictwo Saunders College, 1992, Filadelfia.
• Zumdahl, Steven S. Zasady chemiczne , wydanie czwarte. Houghton Mifflin Company, 2005, Nowy Jork.