ОГРАНИЧАВАНЕ И ИЗЛИШЪК НА РЕАГЕНТ: КАК ДА ГО ИЗЧИСЛИМ И ПРИМЕРИ - ХИМИЯ - 2025

В ограничаване реагент е този, който е напълно консумира и определя как се образуват много маса на продуктите в химична реакция; докато реагентът в излишък е този, който не реагира напълно, след като е консумирал ограничаващия реагент.

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

Химична химическа лаборатория за изследвания

Ограничаващият реагент определя количеството на продукта, което може да се образува при химическата реакция. Следователно, ако е известно колко реагира А, веднага се определя колко от образувания С. Свръх реагентът никога не разкрива количествата на образувания продукт.

Ами ако и А, и В се консумират в реакцията? Тогава говорим за еквимоларна смес от А и В. На практика обаче не е лесна задача да се гарантира, че има еднакъв брой молове или еквиваленти на всички реагенти; В този случай, едно от двете, A или B, може да се използва за изчисляване на количеството C.

Как се изчисляват ограничаващите и излишните реагенти?

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

Метод, който позволява да се идентифицира кое е ограничаващият реагент, основан на сравнението на съотношението на реагентите със стехиометричното съотношение, е този, описан по-долу.

Метод 1

Химическата реакция може да бъде очертана по следния начин:

aX + bY => cZ

Където X, Y и Z представляват броя на молите на всеки реагент и продукт. Междувременно a, b и c представляват техните стехиометрични коефициенти, произтичащи от химичния баланс на реакциите.

Ако коефициентът (X / a) и коефициентът (Y / b) са получени, реагентът с по-ниския коефициент е ограничаващият реагент.

Когато се изчислят посочените коефициенти, се установява връзката между броя молове, присъстващи в реакцията (X, Y и Z), и броя на молите, участващи в реакцията, представени от стехиометричните коефициенти на реагентите (а и b).

Следователно, колкото по-нисък е коефициентът, посочен за реагент, толкова по-голям е дефицитът на този реагент за завършване на реакцията; и следователно, той е ограничаващият реагент.

пример

SiO ₂ (s) + 3 C (s) => SiC (s) + 2 CO ₂ (g)

3 г SiO ₂ (силициев оксид) се привежда във взаимодействие с 4,5 г С (въглерод).

Бенките на SiO ₂

Маса = 3 g

Молекулно тегло = 60 g / mol

Брой бенки на SiO ₂ = 3 g / (60 g / mol)

0,05 бенки

Брой бенки на С

Маса = 4,5 g

Атомно тегло = 12 g / mol

Брой бенки C = 4,5 g / (12 g / mol)

0,375 бенки

Коефициент между броя молове на реагентите и техните стехиометрични коефициенти:

За SiO ₂ = 0,05 мола / 1 мол

Коефициент = 0,05

За С = 0,375 мола / 3 бенка

Коефициент = 0,125

От сравнението на стойностите на коефициенти, може да се заключи, че ограничаването на реагент е SiO ₂.

Метод 2

В предишната реакция, масата произведени на SiC се изчислява, когато 3 г SiO ₂ се използва и при използване на 4.5 г С

(3 д SiO ₂) х (1 мол SiO ₂ / 60гр SiO ₂) х (1 мол SiC / 1 мол SiO ₂) х (40 д SiC / SiC 1 мол) = 2 г 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

Така че, по-SiC (силициев карбид) могат да бъдат получени, ако реакцията се наблюдава чрез консумация на всички въглерода от количеството, произведено чрез консумирането на цялата SiO ₂. В заключение, SiO ₂ е ограничаване реагент, тъй като при всички излишък С се консумира по-SiC ще бъде генериран.

Примери

-Пример 1

0,5 мола алуминиев взаимодействат с 0.9 мола хлор (Cl ₂) за да се образува алуминиев хлорид (ALCL ₃): Какво е ограничаване реагент и какво е излишък реагент? Изчислете масата на ограничаващия реагент и излишния реагент

2 Al (s) + 3 Cl ₂ (g) => 2 AlCl ₃ (s)

Метод 1

Коефициентите между молите на реагентите и стехиометричните коефициенти са:

За алуминий = 0,5 мола / 2 бенка

Алуминиев коефициент = 0,25

За Cl ₂ = 0,9 мола / 3 бенка

Cl ₂ коефициент = 0,3

Тогава ограничаващият реагент е алуминий.

Подобно заключение се достига, ако се определят бенките на хлора, необходими за комбиниране с 0,5 мола алуминий.

Мола Cl ₂ = (0,5 мол от А) х (3 мола Cl ₂ /2 мола от А)

0,75 мола на Cl ₂

Тогава има излишък на Cl ₂: 0,75 мола са необходими за реакция с алуминия и присъстват 0,9 мола. Следователно, има излишък от 0,15 мола Cl _2.

Може да се заключи, че ограничаващият реагент е алуминий

Изчисляване на масата на реагентите

Ограничаване на масата на реагента:

Маса на алуминий = 0,5 мола от Al x 27 g / mol

13,5 g.

Атомната маса на Al е 27 g / mol.

Маса на излишния реагент:

0,15 мола Cl ₂ остават

Маса на излишък Cl ₂ = 0,15 мола на Cl ₂ x 70 g / mol

10,5 g

-Пример 2

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

2 AgNO ₃ (aq) + BaCl ₂ (aq) => 2 AgCl (s) + Ba (NO ₃) ₂ (aq)

Съгласно това уравнение, ако разтвор, съдържащ 62.4 g AgNO ₃ се смеси с разтвор, съдържащ 53.1 g BaCl ₂: a) Какъв е ограничаващият реагент? б) Колко от реагентите остават нереагирали? в) Колко грама AgCl са образувани?

Молекулни тегла:

-AgNO ₃: 169.9 g / mol

-BaCl ₂: 208,9 грама / мол

-AgCl: 143,4 g / mol

-Ва (NO ₃) ₂: 261.9 g / mol

Метод 1

За да се приложи метод 1, който позволява идентифициране на ограничаващия реагент, е необходимо да се определят молите на AgNO ₃ и BaCl _2, присъстващи в реакцията.

Молове на AgNO ₃

Молекулно тегло 169,9 g / mol

Маса = 62,4 g

Брой бенки = 62,4 g / (169,9 g / mol)

0,367 бенки

Молове на BaCl ₂

Молекулно тегло = 208,9 g / mol

Маса = 53,1 g

Брой бенки = 53,1 g / (208,9 g / mol)

0,254 бенки

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

За AgNO ₃ = 0,367 мола / 2 мола

Коефициент = 0,184

За BaCl ₂ = 0,254 мола / 1 мол

Коефициент = 0,254

Въз основа на метод 1, стойността на съотношенията позволява да се идентифицира AgNO ₃ като ограничаващ реагент.

Изчисляване на масата на излишния реагент

В стехиометрично равновесието на реакцията показва, че 2 мола AgNO ₃ реагират с един мол ВаСЬ _2.

Мола ВаСЬ ₂ = (0.367 мола AgNO ₃) х (1 мол BACL ₂ /2 мола AgNO ₃)

0.1835 мола ВаСЬ ₂

А бенките на BaCl _2, които не се намесиха в реакцията, тоест са в излишък, са:

0,254 бенки - 0,1835 бенки = 0,0705 бенки

Маса на BaCl ₂ в повече:

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

Резюме:

Излишък от реагент: BaCl ₂

Излишна маса: 14,72 g

Изчисляване на грамовете AgCl, получени в реакцията

За да се изчисли масата на продуктите, изчисленията се правят въз основа на ограничаващия реагент.

g AgCl = (62.4 g AgNO ₃) x (1 mol AgNO ₃ / 169.9 g) x (2 mol AgCl / 2 mol AgNO ₃) 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. Флорес Дж. (2002). Химия. Santillana редакция
3. Wikipedia. (2018). Ограничаващ реагент: en.wikipedia.org
4. Шах С. (21 август 2018 г.). Ограничаващи реактиви. Химия LibreTexts. Възстановено от: chem.libretexts.org
5. Примери за ограничаване на стехиометрия на реагенти. Възстановени от: chemteam.info
6. Университета във Вашингтон. (2005 г.). Ограничаващи реактиви. Възстановен от: chemistry.wustl.edu