Przykładowy problem z odczynnikiem ograniczającym

EmirMemedovski / Getty Images

A zrównoważone równanie chemiczne pokazuje ilości molowe reagenty które będą reagować razem, wytwarzając ilości molowe produkty . W realnym świecie reagenty rzadko są łączone z dokładną potrzebną ilością. Jeden reagent zostanie całkowicie zużyty przed innymi. Reagent zużyty jako pierwszy jest znany jako ​ odczynnik ograniczający . Pozostałe reagenty są częściowo zużywane, a pozostałą ilość uważa się za „nadwyżkę”. Ten przykładowy problem demonstruje metodę określania granicznego reagenta reakcji chemicznej.

Przykładowy problem

Wodorotlenek sodu (NaOH) reaguje z kwasem fosforowym (H₃PO₄) z wytworzeniem fosforanu sodu (Na₃PO₄) i wody (H_dwaO) przez reakcję:

• 3 NaOH(aq) + H₃PO₄(aq) → Na₃PO₄(wodny) + 3H_dwaO(l)

Jeśli 35,60 gramów NaOH poddaje się reakcji z 30,80 gramami H₃PO₄,

• a. Ile gramów Na₃PO₄są uformowane?
• b. Jaki jest odczynnik ograniczający?
• c. Ile gramów nadmiaru reagenta pozostaje po zakończeniu reakcji?

Przydatna informacja:

• Masa cząsteczkowa NaOH = 40,00 gramów
• Masa molowa H₃PO₄= 98,00 gramów
• Masa molowa Na₃PO₄= 163,94 grama

Rozwiązanie

Aby określić reagent ograniczający, oblicz ilość produktu utworzonego przez każdy reagent. Reagentem wytwarzającym najmniejszą ilość produktu jest reagent ograniczający.

Aby określić liczbę gramów Na₃PO₄utworzone:

• gramów Na₃PO₄= (gramy reagenta) x (mol reagenta/masa molowa reagenta) x (stosunek molowy: produkt/reagent) x (masa molowa produktu/mol produktu)

Ilość Na₃PO₄utworzony z 35,60 gramów NaOH

• gramów Na₃PO₄= (35,60 g NaOH) x (1 mol NaOH/40,00 g NaOH) x (1 mol Na .)₃PO₄/3 mola NaOH) x (163,94 g Na₃PO₄/1 mol Na₃PO₄)
• gramy Na₃PO₄= 48,64 gramów

Ilość Na₃PO₄utworzony z 30,80 gramów H₃PO₄

• gramów Na₃PO₄= (30,80 g H₃PO₄) x (1 mol H₃PO₄/98,00 gramów H₃PO₄) x (1 mol Na₃PO₄/1 mol H₃PO₄) x (163,94 g Na₃PO₄/1 mol Na₃PO₄)
• gramów Na₃PO₄= 51,52 gramów

Wodorotlenek sodu tworzył mniej produktu niż kwas fosforowy. Oznacza to, że wodorotlenek sodu był reagentem ograniczającym i powstaje 48,64 grama fosforanu sodu.

Aby określić ilość nadmiar reagenta pozostała ilość wykorzystana jest potrzebna.

• gramy użytego reagenta = (gramy utworzonego produktu) x (1 mol produktu/masa molowa produktu) x ( stosunek molowy substratu/produktu) x (masa molowa substratu)
• gramy H₃PO₄używany = (48,64 gramów Na₃PO₄) x (1 mol Na₃PO₄/163,94 g Na₃PO₄) x (1 mol H₃PO₄/1 mol Na₃PO₄) x (98 g H₃PO₄/1 mol)
• gramy H₃PO₄używany = 29,08 gramów

Ta liczba może być wykorzystana do określenia pozostałej ilości nadmiaru reagenta.

• Gramy H₃PO₄pozostałe = początkowe gramy H₃PO₄- gramy H₃PO₄używany
• gramów H₃PO₄pozostały = 30,80 gramów - 29,08 gramów
• gramów H₃PO₄pozostały = 1,72 grama

Odpowiadać

Gdy 35,60 gramów NaOH poddaje się reakcji z 30,80 gramami H₃PO₄,

• a. 48,64 gramów Na₃PO₄są tworzone.
• b. Reagentem ograniczającym był NaOH.
• c. 1,72 grama H₃PO₄pozostają na ukończeniu.