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 Cl2.
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 BaCl2.
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
- Уитън, Дейвис, Пек и Стенли. (2008 г.). Химия. (8-мо изд.). CENGAGE Обучение.
- Flores J. (2002). Химия. Редакционна Santillana
- Wikipedia. (2018). Ограничаващ реагент: en.wikipedia.org
- Шах С. (21 август 2018 г.). Ограничаващи реактиви. Химия LibreTexts. Изтеглено от: chem.libretexts.org
- Примери за ограничаване на реактивите на стехиометрията. Изтеглено от: chemteam.info
- Вашингтонски университет. (2005 г.). Ограничаващи реактиви. Изтеглено от: chemistry.wustl.edu