Omezení a přebytek činidla, jak je vypočítáno, a příklady

2838
Robert Johnston

The omezující činidlo Je to ten, který je zcela spotřebován a určuje, kolik hmoty produktů se vytvoří při chemické reakci; zatímco přebytek činidla je takový, který nereaguje úplně po spotřebování omezujícího činidla.

V mnoha reakcích se hledá přebytek činidla, aby se zajistilo, že reaguje vše, co je předmětem zájmu. Například pokud A reaguje s B za vzniku C a je žádoucí, aby A reagovala úplně, přidá se přebytek B. O tom, zda je nadbytek A vhodný, však rozhoduje syntéza a vědecká a ekonomická kritéria. Nebo od B..

Chemik Chemistry Lab Research Liquid

Omezovací činidlo určuje množství produktu, které může vzniknout při chemické reakci. Proto, pokud je známo, kolik A reagovalo, je okamžitě určeno, kolik vzniklo C. Přebytek reaktantu nikdy nezjistí množství vytvořeného produktu..

Co když jsou A a B spotřebovány v reakci? Pak mluvíme o ekvimolární směsi A a B. V praxi však není snadný úkol zajistit, aby existoval stejný počet molů nebo ekvivalentů všech reaktantů; V takovém případě lze k výpočtu množství vytvořeného C použít jednu ze dvou, A nebo B.

Rejstřík článků

  • 1 Jak se počítají omezující a přebytečné reagencie??
    • 1.1 Metoda 1
    • 1.2 Metoda 2
  • 2 Příklady
    • 2.1 - Příklad 1
    • 2.2 - Příklad 2
  • 3 Odkazy

Jak se počítají omezující a přebytečné reaktanty??

Existuje mnoho způsobů, jak identifikovat a vypočítat množství omezujícího činidla, které může být zahrnuto do reakce. Po výpočtu jsou ostatní činidla v přebytku.

Níže je popsána metoda, která umožňuje určit, které je limitujícím činidlem, na základě srovnání podílu činidel se stechiometrickým poměrem..

Metoda 1

Chemickou reakci lze popsat následovně:

aX + bY => cZ

Kde X, Y a Z představují počet molů každého reaktantu a produktu. Zatímco, a, b a c představují jejich stechiometrické koeficienty, vyplývající z chemické rovnováhy reakcí.

Pokud se získá kvocient (X / a) a kvocient (Y / b), reaktant s nižším kvocientem je limitujícím reaktantem.

Když se vypočítají uvedené podíly, stanoví se vztah mezi počtem molů přítomných v reakci (X, Y a Z) a počtem molů zapojených do reakce, představovaných stechiometrickými koeficienty reaktantů (a a b ).

Čím nižší je kvocient indikovaný pro činidlo, tím větší je deficit tohoto činidla pro dokončení reakce; a proto je to omezující reaktant.

Příklad

Anodva(s) + 3 C (s) => SiC (s) + 2 COdva(G)

3 g SiO reagujídva (oxid křemičitý) s 4,5 g C (uhlík).

Krtci SiOdva

Hmotnost = 3 g

Molekulová hmotnost = 60 g / mol

Počet molů SiOdva = 3 g / (60 g / mol)

0,05 mol

Počet molů C.

Hmotnost = 4,5 g

Atomová hmotnost = 12 g / mol

Počet molů C = 4,5 g / (12 g / mol)

0,375 mol

Kvocient mezi počtem molů reaktantů a jejich stechiometrickými koeficienty:

Pro SiOdva = 0,05 mol / 1 mol

Kvocient = 0,05

Pro C = 0,375 mol / 3 mol

Kvocient = 0,125

Ze srovnání hodnot kvocientů lze vyvodit, že limitujícím reaktantem je SiOdva.

Metoda 2

Hmota vyrobená z SiC se vypočítá z předchozí reakce, kdy se použijí 3 g SiOdva a při použití 4,5 g C

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

(4,5 g C) x (3 mol C / 36 g C) x (1 mol SiC / 3 mol C) x (40 g SiC / 1 mol SiC) = 5 g SiC

Pokud by k reakci došlo spotřebováním veškerého uhlíku, bylo by vyrobeno více SiC (karbidu křemíku), než množství vyrobené spotřebováním veškerého SiOdva. Na závěr SiOdva je omezujícím činidlem, protože když se spotřebuje veškerý přebytek C, vygeneruje se více SiC.

Příklady

-Příklad 1

0,5 molu hliníku reaguje s 0,9 molu chloru (Cldva) za vzniku chloridu hlinitého (AlCl3): Co je to omezující reaktant a jaký je přebytečný reaktant? Vypočítejte hmotnost omezujícího činidla a přebytečného činidla

2 Al (y) + 3 Cldva(g) => 2 AlCl3(s)

Metoda 1

Kvocienty mezi moly reaktantů a stechiometrickými koeficienty jsou:

Pro hliník = 0,5 mol / 2 mol

Hliníkový kvocient = 0,25

Pro Cldva = 0,9 mol / 3 moly

Cl kvocientdva = 0,3

Potom je omezujícím činidlem hliník.

Podobného závěru se dosáhne, pokud jsou stanoveny moly chloru potřebné ke kombinaci s 0,5 moly hliníku.

Moles of Cldva = (0,5 mol Al) x (3 mol Cldva/ 2 moly Al)

0,75 mol Cldva

Pak existuje přebytek Cldva: K reakci s hliníkem je zapotřebí 0,75 molu a je přítomno 0,9 molu. Proto existuje přebytek 0,15 molů Cldva.

Lze dojít k závěru, že omezujícím činidlem je hliník

Výpočet hmotností reaktantů

Omezení hmotnosti činidla:

Hmotnost hliníku = 0,5 molu Al x 27 g / mol

13,5 g.

Atomová hmotnost Al je 27 g / mol.

Hmotnost přebytečného činidla:

0,15 mol Cldva

Cl hmotnostdva přebytek = 0,15 mol Cldva x 70 g / mol

10,5 g

-Příklad 2

Následující rovnice představuje reakci mezi dusičnanem stříbrným a chloridem barnatým ve vodném roztoku:

2 AgNO3 (ac) + BaCldva (ac) => 2 AgCl (s) + Ba (NO3)dva (ac)

Podle této rovnice platí, že pokud roztok obsahuje 62,4 g AgNO3 se smísí s roztokem obsahujícím 53,1 g BaCldva: a) Jaké je omezující činidlo? b) Kolik z toho reaktantu zůstává nezreagovaných? c) Kolik gramů AgCl bylo vytvořeno?

Molekulové hmotnosti:

-AgNO3: 169,9 g / mol

-BaCldva: 208,9 g / mol

-AgCl: 143,4 g / mol

-Koupel3)dva: 261,9 g / mol

Metoda 1

Pro použití metody 1, která umožňuje identifikaci omezujícího činidla, je nutné určit moly AgNO3 a BaCldva přítomný v reakci.

AgNO krtci3

Molekulová hmotnost 169,9 g / mol

Hmotnost = 62,4 g

Počet mol = 62,4 g / (169,9 g / mol)

0,367 molu

Krtci BaCldva

Molekulová hmotnost = 208,9 g / mol

Hmotnost = 53,1 g

Počet mol = 53,1 g / (208,9 g / mol)

0,254 molu

Stanovení podílů mezi počtem molů reaktantů a jejich stechiometrickými koeficienty.

Pro AgNO3 = 0,367 mol / 2 moly

Kvocient = 0,184

Pro BaCldva = 0,254 mol / 1 mol

Kvocient = 0,254

Na základě metody 1 umožňuje hodnota poměrů identifikovat AgNO3 jako omezující činidlo.

Výpočet hmotnosti přebytečného činidla

Stechiometrická rovnováha reakce ukazuje, že 2 moly AgNO3 reagují s 1 molem BaCldva.

Krtci BaCldva= (0,367 mol AgNO3) x (1 mol BaCldva/ 2 moly AgNO3)

0,1835 mol BaCldva

A krtci BaCldva  kteří do reakce nezasáhli, to znamená, že jsou v přebytku, jsou:

0,254 mol - 0,1835 mol = 0,0705 mol

BaCl hmotadva v přebytku:

0,0705 mol x 208,9 g / mol = 14,72 g

Životopis:

Přebytek činidla: BaCldva

Přebytečná hmotnost: 14,72 g

Výpočet gramů AgCl vzniklých při reakci

Pro výpočet hmotnosti produktů se výpočty provádějí na základě omezujícího činidla.

g AgCl = (62,4 g AgNO3) x (1 mol AgNO3/ 169,9 g) x (2 mol AgCl / 2 mol AgNO3) x (142,9 g / mol AgCl)

52,48 g

Reference

  1. Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). Chemie. (8. vydání). Učení CENGAGE.
  2. Flores J. (2002). Chemie. Redakční Santillana
  3. Wikipedia. (2018). Omezující činidlo: en.wikipedia.org
  4. Shah S. (21. srpna 2018). Omezující činidla. Chemistry LibreTexts. Obnoveno z: chem.libretexts.org
  5. Příklady činidel omezujících stechiometrii. Obnoveno z: chemteam.info
  6. Washingtonská univerzita. (2005). Omezující činidla. Obnoveno z: chemistry.wustl.edu

Zatím žádné komentáře