Čo je limitujúce činidlo a je v nadbytku? spôsob výpočtu a príklady

obmedzujúce činidlo je to, čo sa spotrebuje úplne a určuje, koľko hmoty sa tvorí pri chemickej reakcii; zatiaľ čo prebytočné činidlo je také činidlo, ktoré nereaguje úplne po spotrebovaní obmedzujúceho činidla.

V mnohých reakciách sa požaduje prebytok činidla, aby sa zaistilo, že všetko reagujúce činidlo reaguje. Napríklad, ak A reaguje s B za vzniku C a je žiaduce, aby A úplne reagovala, pridá sa nadbytok B. Avšak syntéza a vedecké a ekonomické kritériá sú tie, ktoré rozhodnú, či je prebytok A vhodný. alebo B.

Limitujúce činidlo určuje množstvo produktu, ktoré sa môže vytvoriť pri chemickej reakcii. Preto, ak viete, koľko ste reagovali z A, okamžite zistíte, koľko ste vytvorili z C. Nikdy prebytočné činidlo neodhalí množstvá tvorené produktom.

A ak v reakcii konzumujú A aj B? Potom hovoríme o ekvimolárnej zmesi A a B. V praxi však nie je ľahká úloha zabezpečiť, aby existovali rovnaké počty mólov alebo ekvivalentov všetkých reaktantov; v tomto prípade môže byť na výpočet množstva vytvoreného z C použitý buď jeden z dvoch, A alebo B.

index

• 1 Ako sa vypočítavajú limitujúce a nadbytočné činidlá??
  • 1.1 Metóda 1
  • 1.2 Metóda 2
• 2 Príklady
  • 2.1 - Príklad 1
  • 2.2 - Príklad 2
• 3 Odkazy

Ako sa vypočítavajú limitujúce a nadbytočné činidlá??

Existuje mnoho spôsobov, ako identifikovať a vypočítať množstvo obmedzujúceho činidla, ktoré môže zasahovať do reakcie. Akonáhle sú vypočítané, ostatné činidlá sú v nadbytku.

Metóda, ktorá umožňuje identifikovať, ktoré je limitujúce činidlo, na základe porovnania podielu činidiel so stechiometrickým pomerom, je metóda opísaná nižšie..

Spôsob 1

Chemickú reakciu možno schematizovať nasledujúcim spôsobom:

aX + bY => cZ

Kde X, Y a Z predstavujú počet mólov každého činidla a produktu. Zatiaľ čo a, b a c predstavujú ich stechiometrické koeficienty, ktoré sú výsledkom chemickej rovnováhy reakcií.

Ak sa získa kvocient (X / a) a kvocient (Y / b), toto činidlo, ktoré má najnižší kvocient, je limitujúce činidlo.

Keď sa vypočítajú uvedené pomery, stanoví sa vzťah medzi počtom mólov prítomných v reakcii (X, Y a Z) a počtom mólov podieľajúcich sa na reakcii, reprezentovaných stechiometrickými koeficientmi reaktantov (a a b)..

Čím je teda nižší podiel pre reakčné činidlo, tým väčší je deficit tohto činidla na ukončenie reakcie; a preto je limitujúcim činidlom.

príklad

SiO₂(s) + 3 C (s) => SiC + 2 CO₂(G)

Zreagujú sa 3 g SiO₂ (oxid kremičitý) so 4,5 g C (uhlík).

Móly SiO₂

Hmotnosť = 3 g

Molekulová hmotnosť = 60 g / mol

Počet mólov SiO₂ = 3 g / (60 g / mol)

0,05 mol

Počet mólov C

Hmotnosť = 4,5 g

Atomová hmotnosť = 12 g / mol

Počet mólov C = 4,5 g / (12 g / mol)

0,375 mol

Pomer medzi počtom mólov reaktantov a ich stechiometrickými koeficientmi:

Pre SiO₂ = 0,05 mol / 1 mol

Kvót = 0,05

Pre C = 0,375 mol / 3 mol

Pomer = 0,125

Z porovnania hodnôt kvocientov možno vyvodiť záver, že limitujúcim činidlom je SiO₂.

Metóda 2

Hmotnostne vyrábaný SiC sa vypočíta z predchádzajúcej reakcie, keď sa použijú 3 g SiO₂ a pri použití 4,5 g C

(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 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

Potom by sa vyrábalo viac SiC (karbid kremíka), ak by došlo k reakcii, pri ktorej by sa spotrebovalo celé množstvo uhlíka, ktoré sa vyrobilo pri spotrebovaní všetkého SiO.₂. Na záver, SiO₂ je limitujúce činidlo, pretože všetok prebytok C by sa vytvoril viac SiC.

Príklady

-Príklad 1

0,5 mol hliníka sa nechá reagovať s 0,9 mol chlóru (Cl₂) za vzniku chloridu hlinitého (AlCl.)₃): Čo je limitujúcim činidlom a čo je nadbytok činidla? Vypočítajte hmotnosť obmedzujúceho činidla a prebytočného činidla

2 At (s) + 3 Cl₂(g) => 2 AlCl₃(S)

Spôsob 1

Pomery medzi mólmi reaktantov a stechiometrickými koeficientmi sú:

Pre hliník = 0,5 mol / 2 mol

Pomer hliníka = 0,25

Pre Cl₂ = 0,9 mol / 3 mol

Cl Ratio₂ = 0,3

Potom je limitujúcim činidlom hliník.

Podobný záver sa dosiahne, ak sa určia moly chlóru, ktoré sa musia kombinovať s 0,5 mólmi hliníka.

Móly Cl₂ = (0,5 mol Al) x (3 móly Cl₂/ 2 móly Al)

0,75 mol Cl₂

Potom je tu prebytok Cl₂Na reakciu s hliníkom je potrebných 0,75 mol a 0,9 mol je prítomných. Preto existuje nadbytok 0,15 mol Cl_2.

Možno konštatovať, že limitujúcim činidlom je hliník

Výpočet hmotnosti reaktantov

Hmotnosť obmedzujúceho činidla: \ t

Hmotnosť hliníka = 0,5 mol Al x 27 g / mol

13,5 g.

Atómová hmotnosť Al je 27 g / mol.

Hmotnosť nadbytočného činidla: \ t

Zostalo 0,15 mol Cl₂

Cl Mass₂ zvyšok = 0,15 mol Cl₂ x 70 g / mol

10,5 g

-Príklad 2

Nasledujúca rovnica predstavuje reakciu medzi dusičnanom strieborným a chloridom bárnatým vo vodnom roztoku: \ t

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

Podľa tejto rovnice, ak je roztok obsahujúci 62,4 g AgNO₃ Zmes sa zmieša s roztokom obsahujúcim 53,1 g BaCl₂: a) Aké je limitujúce činidlo? b) Koľko reagencií zostáva nezreagovaných? c) Koľko gramov AgCl sa vytvorilo?

Molekulové hmotnosti:

-AgNO₃: 169,9 g / mol

-BaCl₂208,9 g / mol

-AgCl: 143,4 g / mol

-Ba (NO₃)₂261,9 g / mol

Spôsob 1

Na použitie metódy 1, ktorá umožňuje identifikáciu limitujúceho činidla, je potrebné určiť moly AgNO₃ a BaCl₂ prítomné v reakcii.

Móly AgNO₃

Molekulová hmotnosť 169,9 g / mol

Hmotnosť = 62,4 g

Počet mólov = 62,4 g / (169,9 g / mol)

0,367 mol

Móly BaCl₂

Molekulová hmotnosť = 208,9 g / mol

Hmotnosť = 53,1 g

Počet mólov = 53,1 g / (208,9 g / mol)

0,254 mol

Stanovenie kvocientov medzi počtom mólov reaktantov a ich stechiometrickými koeficientmi.

Pre AgNO₃ = 0,367 mol / 2 mol

Pomer = 0,184

Pre BaCl₂ = 0,254 mol / 1 mol

Pomer = 0,254

Na základe metódy 1, hodnota kvocientov umožňuje identifikovať AgNO₃ ako limitujúce činidlo.

Výpočet nadbytočnej hmotnosti činidla

Stechiometrická rovnováha reakcie ukazuje, že 2 moly AgNO₃ reaguje s 1 mólom BaCl_2.

Móly BaCl₂= (0,367 mol AgNO₃) x (1 mol BaCl.)₂/ 2 móly AgNO₃)

0,1835 mol BaCl₂

A móly BaCl₂ ktoré nezasahovali do reakcie, to znamená, že sú v nadbytku: \ t

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

Hmotnosť BaCl₂ v prebytku:

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

zhrnutie:

Činidlo v nadbytku: BaCl₂

Nadmerná hmotnosť: 14,72 g

Výpočet gramov AgCl vzniknutých pri reakcii

Na výpočet hmotnosti produktov sú výpočty založené na limitujúcom činidle.

AgCl = (62,4 g AgNO)₃) x (1 mol AgNO₃/ 169,9 g) x (2 mol AgCl / 2 mol AgNO₃) x (142,9 g / mol AgCl)

52,48 g

referencie

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chémia. (8. vydanie). CENGAGE Učenie.
2. Flores J. (2002). Chémia. Redakčná Santillana
3. Wikipedia. (2018). Limitné činidlo: en.wikipedia.org
4. Shah S. (21. augusta 2018). Limitné reagencie. Chémia LibreTexts. Zdroj: chem.libretexts.org
5. Príklady stechiometrických limitujúcich činidiel. Zdroj: chemteam.info
6. Washingtonská univerzita. (2005). Limitné reagencie. Zdroj: chemistry.wustl.edu