Какво е ограничаващ реагент и в излишък? как се изчислява и примери

на ограничаващ реагент е това, което се консумира напълно и определя колко маса от продуктите се образуват в химическа реакция; докато излишъкът от реагент е този, който не реагира напълно, след като ограничителният реагент е изразходван.

В много реакции се търси излишък от реагент, за да се гарантира, че реагиращият реагент реагира. Например, ако А реагира с В, за да произведе С, и е желателно А да реагира напълно, се добавя излишък от Б. Въпреки това, синтезът и научните и икономически критерии са тези, които решават дали излишък от А е подходящ. или B.

Ограничаващият реагент определя количеството продукт, който може да се образува при химичната реакция. Ето защо, ако знаете колко реагирахте от А, веднага ще определите колко е образувано от C. Никога излишният реагент не разкрива образуваните количества от продукта..

И ако консумират и А и В в реакцията? След това говорим за еквимоларна смес от А и В. На практика обаче не е лесна задача да се гарантира, че има равен брой молове или еквиваленти от всички реагенти; в този случай, едното от двете, А или В, може да се използва за изчисляване на количеството, образувано от С.

индекс

• 1 Как се изчисляват ограничаващите и излишните реагенти??
  • 1.1 Метод 1
  • 1.2 Метод 2
• 2 Примери
  • 2.1 - Пример 1
  • 2.2 - Пример 2
• 3 Препратки

Как се изчисляват лимитиращите и излишните реагенти??

Има много начини за идентифициране и изчисляване на количеството на ограничаващия реагент, който може да се намеси в реакцията. Веднъж изчислени, другите реагенти са в излишък.

Метод, който позволява да се определи кой е ограничаващ реагент, на базата на сравнението на съотношението на реагентите със стехиометричното съотношение, е описаният по-долу.

Метод 1

Химичната реакция може да бъде схематизирана по следния начин:

aX + bY => cZ

Където X, Y и Z представляват броя на моловете на всеки реагент и продукт. Докато a, b и c представляват техните стехиометрични коефициенти, получени в резултат на химичния баланс на реакциите.

Ако се получи коефициент (X / a) и коефициент (Y / b), този реактив, който има най-нисък коефициент, е ограничаващ реагент.

Когато се изчисляват посочените съотношения, се установява връзката между броя на моловете, присъстващи в реакцията (X, Y и Z) и броя на моловете, включени в реакцията, представени от стехиометричните коефициенти на реагентите (а и b)..

Следователно, колкото по-нисък е коефициентът, посочен за реагент, толкова по-голям ще бъде дефицитът на този реагент за приключване на реакцията; и следователно, той е ограничаващ реагент.

пример

SiO₂(s) + 3C (s) => SiC (s) + 2СО₂(G)

3 g SiO реагират₂ (силициев оксид) с 4.5 g С (въглерод).

Мола от SiO₂

Маса = 3 g

Молекулно тегло = 60 g / mol

Брой молове SiO₂ = 3g / (60g / mol)

0,05 мола

Брой молове C

Маса = 4.5 g

Атомно тегло = 12 g / mol

Брой на моловете C = 4.5 g / (12g / mol)

0.375 мола

Съотношение между броя молове на реагентите и техните стехиометрични коефициенти:

За SiO₂ = 0.05 мола / 1 мол

Коефициент = 0.05

За С = 0.375 мола / 3 мола

Съотношение = 0.125

От сравнението на стойностите на коефициентите може да се заключи, че ограничаващият реагент е SiO₂.

Метод 2

Масовото производство на SiC се изчислява от предишната реакция, когато се използват 3 g SiO₂ и когато използвате 4.5 g С

(3 g SiO₂) x (1 mol SiO)₂/ 60 g SiO₂) x (1 mol SiC / 1 mol SiO)₂) X (40 g SiC / 1 mol SiC) = 2 g SiC

(4.5 g С) х (3 mol С / 36 g С) х (1 mol SiC / 3 mol от С) х (40 g SiC / 1 mol SiC) = 5 g SiC

След това ще се получи повече SiC (силициев карбид), ако реакцията настъпи, използвайки целия въглерод, който количеството, произведено, когато всички SiO бяха консумирани₂. В заключение SiO₂ е ограничаващ реагент, тъй като целият излишък С ще се генерира повече SiC.

Примери

-Пример 1

0.5 mol алуминий реагира с 0.9 mol хлор (Cl₂) за образуване на алуминиев хлорид (AlCl₃): Какъв е ограничителният реагент и какъв е реагентът в излишък? Изчислява се масата на ограничаващия реагент и излишния реагент

2 At (s) + 3 Cl₂(g) => 2 AlCl₃(S)

Метод 1

Съотношенията между моловете на реагентите и стехиометричните коефициенти са:

За алуминий = 0,5 мола / 2 мола

Алуминиево съотношение = 0.25

За Cl₂ = 0.9 мола / 3 мола

Съотношение Cl₂ = 0.3

След това ограничаващият реагент е алуминий.

Подобно заключение се постига, ако се определят моловете хлор, които се изискват да се комбинират с 0,5 мола алуминий..

Къртици Cl₂ = (0.5 мола от А1) х (3 мола от Cl₂/ 2 мола от Al)

0.75 мола Cl₂

Тогава има излишък от Cl₂Необходимо е 0.75 мола да реагират с алуминия и присъстват 0.9 мола. Следователно, има излишък от 0.15 мола от Cl_2.

Може да се заключи, че ограничаващият реагент е алуминий

Изчисляване на реактивните маси

Маса на ограничаващия реагент:

Алуминиева маса = 0.5 мола от А1 х 27 g / mol

13,5 g.

Атомната маса на Al е 27g / mol.

Маса на излишния реагент:

Остава 0.15 мола Cl₂

С1 маса₂ остатък = 0.15 мола Cl₂ х 70 g / mol

10,5 g

-Пример 2

Следното уравнение представлява реакцията между сребърен нитрат и бариев хлорид във воден разтвор:

2 AgNO₃ (ac) + BaCl₂ (ac) => 2 AgCl (s) + Ba (NO₃)₂ (Воден)

Съгласно това уравнение, ако разтвор, съдържащ 62,4 g AgNO₃ Смесва се с разтвор, съдържащ 53,1 g ВаС1₂: а) Какво представлява ограничаващият реагент? б) Колко реагенти остават нереагирани? в) Колко грама образуват AgCl?

Молекулни тегла:

-сребърен нитрат₃169,9 g / mol

-ВаСЬ₂208,9 g / mol

-AgCl: 143.4 g / mol

-Ba (NO₃)₂261,9 g / mol

Метод 1

За да се приложи метод 1, който позволява идентифицирането на ограничаващия реагент, е необходимо да се определят моловете на AgNO₃ и BaCl₂ присъстващи в реакцията.

Къртици от AgNO₃

Молекулно тегло 169.9 g / mol

Маса = 62.4 g

Брой на моловете = 62.4 g / (169.9 g / mol)

0.367 мола

Мола BaCl₂

Молекулно тегло = 208.9 g / mol

Маса = 53.1 g

Брой на моловете = 53.1 g / (208.9 g / mol)

0.254 мола

Определяне на коефициентите между броя молове на реагентите и техните стехиометрични коефициенти.

За AgNO₃ = 0.367 мола / 2 мола

Съотношение = 0.184

За BaCl₂ = 0.254 мола / 1 мол

Съотношение = 0.254

Въз основа на Метод 1, стойността на коефициентите позволява да се идентифицира AgNO₃ като ограничаващ реагент.

Изчисляване на излишната реактивна маса

Стехиометричният баланс на реакцията показва, че 2 мола AgNO₃ взаимодействат с 1 мол BaCl_2.

Мола BaCl₂= (0.367 мола AgNO₃x (1 mol BaCl₂/ 2 мола AgNO₃)

0.1835 мола BaCl₂

И моловете BaCl₂ които не са се намесили в реакцията, т.е. че са в излишък, са:

0.254 мола - 0.1835 мола = 0.0705 мола

BaCl маса₂ в излишък:

0.0705 мола х 208.9 g / mol = 14.72 g

резюме:

Реагент в излишък: BaCl₂

Маса в излишък: 14.72 g

Изчисляване на грамовете AgCl, получени в реакцията

За изчисляване на масата на продуктите изчисленията са направени въз основа на ограничаващия реагент.

g AgCl = (62.4 g AgNO₃x (1 mol AgNO₃/ 169.9 g) х (2 mol AgCl / 2 mol AgNO₃) x (142,9 g / mol AgCl)

52,48 g

препратки

1. Уитън, Дейвис, Пек и Стенли. (2008 г.). Химия. (8-мо изд.). CENGAGE Обучение.
2. Flores J. (2002). Химия. Редакционна Santillana
3. Wikipedia. (2018). Ограничаващ реагент: en.wikipedia.org
4. Шах С. (21 август 2018 г.). Ограничаващи реактиви. Химия LibreTexts. Изтеглено от: chem.libretexts.org
5. Примери за ограничаване на реактивите на стехиометрията. Изтеглено от: chemteam.info
6. Вашингтонски университет. (2005 г.). Ограничаващи реактиви. Изтеглено от: chemistry.wustl.edu