- Hvordan beregnes de begrænsende og overskydende reaktanter?
- Metode 1
- Eksempel
- Metode 2
- eksempler
- -Eksempel 1
- Metode 1
- Beregning af masserne af reaktanterne
- -Eksempel 2
- Metode 1
- Beregning af massen af det overskydende reagens
- Beregning af gram AgCl produceret i reaktionen
- Referencer
Det begrænsende reagens er et, der forbruges fuldstændigt og bestemmer, hvor meget masse af produkter der dannes i en kemisk reaktion; medens overskydende reagens er en, der ikke reagerer fuldstændigt efter at have indtaget det begrænsende reagens.
I mange reaktioner søges et overskud af et reagens for at sikre, at alt reagenset af interesse reagerer. For eksempel, hvis A reagerer med B for at producere C, og det ønskes, at A reagerer fuldstændigt, tilføjes et overskud af B. Imidlertid er syntese og videnskabelige og økonomiske kriterier, der afgør, om et overskud af A er passende. eller B.
Chemist Chemistry Lab Research Liquid
Det begrænsende reagens bestemmer mængden af produkt, der kan dannes i den kemiske reaktion. Derfor, hvis det vides, hvor meget A, der reagerede, bestemmes det straks, hvor meget C, der blev dannet. Overskydende reagens afslører aldrig mængderne af det dannede produkt.
Hvad hvis både A og B indtages i reaktionen? Derefter taler vi om en ækvimolær blanding af A og B. I praksis er det imidlertid ikke en let opgave at sikre, at der er lige mange mol eller ækvivalenter af alle reaktanter; I dette tilfælde kan en af de to, A eller B, bruges til at beregne mængden af C.
Hvordan beregnes de begrænsende og overskydende reaktanter?
Der er mange måder at identificere og beregne mængden af det begrænsende reagens, der kan være involveret i reaktionen. Når de andre reagenser er beregnet, er de overskydende.
En metode, der tillader identificering, som er det begrænsende reagens, baseret på sammenligningen af andelen af reagenser med det støkiometriske forhold, er den beskrevet nedenfor.
Metode 1
En kemisk reaktion kan skitseres på følgende måde:
aX + bY => cZ
Hvor X, Y og Z repræsenterer antallet af mol af hver reaktant og produkt. I mellemtiden repræsenterer a, b og c deres støkiometriske koefficienter, der er resultatet af den kemiske balance i reaktionerne.
Hvis kvotienten (X / a) og kvotienten (Y / b) opnås, er reaktanten med den lavere kvotient den begrænsende reaktant.
Når de angivne forhold beregnes, etableres forholdet mellem antallet af mol til stede i reaktionen (X, Y og Z) og antallet af mol, der er involveret i reaktionen, repræsenteret ved de støkiometriske koefficienter af reaktanterne (a og b).
Jo lavere kvotienten der er angivet for et reagens, desto større er underskuddet af det reagens for at afslutte reaktionen; og derfor er det den begrænsende reagens.
Eksempel
SiO 2 (s) + 3 C (s) => SiC (s) + 2CO 2 (g)
3 g SiO 2 (siliciumoxid) omsættes med 4,5 g C (carbon).
Mol SiO 2
Masse = 3 g
Molekylvægt = 60 g / mol
Antal mol SiO 2 = 3 g / (60 g / mol)
0,05 mol
Antal mol C
Masse = 4,5 g
Atomvægt = 12 g / mol
Antal mol C = 4,5 g / (12 g / mol)
0,375 mol
Kvotient mellem antallet af mol af reaktanterne og deres støkiometriske koefficienter:
For SiO 2 = 0,05 mol / 1 mol
Kvotient = 0,05
For C = 0,375 mol / 3 mol
Kvotient = 0,125
Ud fra sammenligningen af værdierne af kvotienterne, kan det konkluderes, at den begrænsende reaktant er SiO 2.
Metode 2
I den foregående reaktion, er masseproducerede SiC beregnet, når 3 g SiO 2 anvendes, og når der anvendes de 4,5 g C
(3 g SiO 2) x (1 mol SiO 2 /60 g SiO 2) x (1 mol SiC / 1 mol SiO 2) x (40 g SiC / SiC 1 mol) = 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
Så mere SiC (siliciumcarbid) ville blive produceret, hvis reaktionen skete ved at forbruge alle carbon end den producerede mængde ved at forbruge alle SiO 2. Afslutningsvis SiO 2 er det begrænsende reagens, eftersom når alle de overskydende C forbruges, ville mere SiC blive genereret.
eksempler
-Eksempel 1
0,5 mol aluminium omsættes med 0,9 mol klor (Cl 2) til dannelse af aluminiumchlorid (AlCl 3): Hvad er den begrænsende reaktant, og hvad er overskydende reaktant? Beregn massen af det begrænsende reagens og det overskydende reagens
2 Al (s) + 3 Cl 2 (g) => 2 AlCl 3 (s)
Metode 1
Kvotienterne mellem molerne af reaktanterne og de støkiometriske koefficienter er:
For aluminium = 0,5 mol / 2 mol
Aluminiumskvotient = 0,25
For Cl 2 = 0,9 mol / 3 mol
Cl 2 kvotienten = 0,3
Derefter er det begrænsende reagens aluminium.
En lignende konklusion opnås, hvis de mol klor, der kræves for at kombinere med de 0,5 mol aluminium, bestemmes.
Mol af Cl 2 = (0,5 mol af A) x (3 mol Cl 2 /2 mol af A)
0,75 mol Cl 2
Så er der et overskud af Cl 2: 0,75 mol skal reagere med aluminium, og 0,9 mol er til stede. Der er derfor et overskud på 0,15 mol Cl2 .
Det kan konkluderes, at det begrænsende reagens er aluminium
Beregning af masserne af reaktanterne
Begrænsende reagensmasse:
Masse aluminium = 0,5 mol Al x 27 g / mol
13,5 g
Atommassen for Al er 27 g / mol.
Masse overskydende reagens:
0,15 mol Cl 2 forblev
Masse af overskydende Cl 2 = 0,15 mol Cl 2 x 70 g / mol
10,5 g
-Eksempel 2
Følgende ligning repræsenterer reaktionen mellem sølvnitrat og bariumchlorid i vandig opløsning:
2 AgNO 3 (aq) + BaCh 2 (aq) => 2 AgCI (s) + Ba (NO 3) 2 (vandigt)
Ifølge denne ligning, hvis en opløsning indeholdende 62,4 g af sølvnitrat 3 blandes med en opløsning indeholdende 53,1 g BaCh 2: a) Hvad er det begrænsende reagens? b) Hvor mange af de reaktanter forbliver ureagerede? c) Hvor mange gram AgCl blev dannet?
Molekylvægte:
-AgNO 3: 169,9 g / mol
-BaCl 2: 208,9 g / mol
-AgCl: 143,4 g / mol
-Ba (NO 3) 2: 261,9 g / mol
Metode 1
At anvende Metode 1, som muliggør identifikation af det begrænsende reagens, er det nødvendigt at bestemme antallet af mol af AgNO 3 og BaCh 2 til stede i reaktionsblandingen.
Mol AgNO 3
Molekylvægt 169,9 g / mol
Masse = 62,4 g
Antal mol = 62,4 g / (169,9 g / mol)
0,367 mol
Mol BaCI 2
Molekylvægt = 208,9 g / mol
Masse = 53,1 g
Antal mol = 53,1 g / (208,9 g / mol)
0,254 mol
Bestemmelse af kvotienterne mellem antallet af mol af reaktanterne og deres støkiometriske koefficienter.
For AgNO 3 = 0,367 mol / 2 mol
Kvotient = 0,184
For BaCh 2 = 0,254 mol / 1 mol
Kvotient = 0,244
Baseret på metode 1 tillader værdien af forholdet at identificere AgNO 3 som det begrænsende reagens.
Beregning af massen af det overskydende reagens
Den støkiometriske resten af reaktionen viser, at 2 mol AgNO 3 reagerer med 1 mol BaCh 2.
Mol af BaCI 2 = (0,367 mol af AgNO 3) x (1 mol BaCh 2 /2 mol AgNOs 3)
0.1835 mol BaCI 2
Og mol BaCh 2 , der ikke har interveneret i reaktionen, der er, der er i overskud, er:
0,254 mol - 0,1835 mol = 0,0705 mol
Masse af BaCh 2 i overskud:
0,0705 mol x 208,9 g / mol = 14,72 g
Resumé:
Overskydende reagens: BaCh 2
Overskydende masse: 14,72 g
Beregning af gram AgCl produceret i reaktionen
For at beregne produkternes masse foretages beregningerne baseret på det begrænsende reagens.
g AgCl = (62,4 g AgNO 3) x (1 mol AgNO 3 / 169,9 g) x (2 mol AgCI / 2 mol AgNO 3) x (142,9 g / mol AgCI)
52,48 g
Referencer
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi. (8. udgave). CENGAGE Læring.
- Flores J. (2002). Kemi. Santillana Redaktion
- Wikipedia. (2018). Begrænsende reagens: en.wikipedia.org
- Shah S. (21. august 2018). Begrænsning af reagenser. Kemi LibreTexts. Gendannes fra: chem.libretexts.org
- Stoichiometri-begrænsende reagenseksempler. Gendannes fra: chemteam.info
- Washington University. (2005). Begrænsning af reagenser. Gendannes fra: chemistry.wustl.edu