Що таке граничний реагент і в надлишку? як він розраховується і приклади

The обмежує реагент це те, що повністю споживається і визначає, скільки маси продуктів утворюється в результаті хімічної реакції; в той час як надлишок реагенту є таким, який не реагує повністю після споживання лімітуючого реагенту.

У багатьох реакціях шукається надлишок реагенту, щоб забезпечити реагування всього реагенту, що представляє інтерес. Наприклад, якщо A реагує з B для отримання C, і бажано, щоб А повністю реагує, додано надлишок B. Однак синтез, а також науково-економічні критерії, - це ті, які вирішують, чи є надлишок А доцільним. або B.

Обмежуючий реагент визначає кількість продукту, який може бути утворений в результаті хімічної реакції. Тому, якщо ви знаєте, скільки ви реагували з А, ви негайно визначите, скільки було сформовано від C. Ніколи надлишок реагенту не виявляє кількості, що утворюються з продукту.

І якщо вони споживають як А і В в реакції? Потім ми говоримо про еквімолярну суміш А і В. На практиці, однак, нелегко забезпечити рівність числа молей або еквівалентів всіх реагентів; у цьому випадку, будь-який з двох, A або B, може бути використаний для обчислення кількості, утвореної з C.

Індекс

• 1 Як розраховуються граничні та надлишкові реагенти??
  • 1.1 Метод 1
  • 1.2 Метод 2
• 2 Приклади
  • 2.1 - Приклад 1
  • 2.2 - Приклад 2
• 3 Посилання

Як розраховуються граничні та надлишкові реагенти??

Існує багато способів ідентифікувати і обчислити кількість обмежує реагенту, який може втручатися в реакцію. Після розрахунку інші реагенти знаходяться в надлишку.

Спосіб, який дозволяє визначити, який є обмежуючим реагентом, на основі порівняння частки реагентів зі стехіометричним співвідношенням, є описаним нижче.

Метод 1

Хімічна реакція може бути схематизована таким чином:

aX + bY => cZ

Де X, Y і Z являють собою кількість молей кожного реагенту і продукту. Хоча, a, b і c являють собою їх стехіометричні коефіцієнти, що випливають з хімічного балансу реакцій.

Якщо отримано коефіцієнт (X / a) і фактор (Y / b), то реагент, який має найнижчий коефіцієнт, є обмежуючим реагентом.

При обчисленні вказаних співвідношень встановлюється взаємозв'язок між кількістю молей, що присутні в реакції (X, Y і Z) і кількістю молей, залучених в реакцію, представлених стехіометричними коефіцієнтами реагентів (а і b)..

Отже, чим нижче вказаний коефіцієнт для реагенту, тим більшим буде дефіцит цього реагенту для завершення реакції; і, отже, він є обмежуючим реагентом.

Приклад

SiO₂(s) + 3 C (s) => SiC (s) + 2 CO₂(g)

Прореагують 3 г SiO₂ (оксид кремнію) з 4,5 г C (вуглець).

Молей SiO₂

Маса = 3 г

Молекулярна маса = 60 г / моль

Кількість молей SiO₂ = 3 г / (60 г / моль)

0,05 моль

Кількість молей C

Маса = 4,5 г

Атомна маса = 12 г / моль

Кількість молей C = 4,5 г / (12 г / моль)

0,375 молей

Співвідношення між кількістю молей реагентів та їх стехіометричними коефіцієнтами:

Для SiO₂ = 0,05 моль / 1 моль

Коефіцієнт = 0,05

Для С = 0,375 моль / 3 молей

Коефіцієнт = 0.125

З порівняння значень коефіцієнтів можна зробити висновок, що обмежуючим реагентом є SiO₂.

Метод 2

Масове виробництво SiC розраховують з попередньої реакції, коли використовують 3 г SiO₂ і при використанні 4,5 г C

(3 г SiO₂) x (1 моль SiO)₂/ 60 г SiO₂) x (1 моль SiC / 1 моль SiO)₂) X (40 г SiC / 1 моль SiC) = 2 г SiC

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

Потім буде отримано більше SiC (карбід кремнію), якщо відбудеться реакція, що споживає весь вуглець, який кількість, вироблену при використанні всього SiO₂. На закінчення SiO₂ є обмежуючим реагентом, оскільки весь надлишок С буде генеруватися більше SiC.

Приклади

-Приклад 1

0,5 моль алюмінію вступає в реакцію з 0,9 моль хлору (Cl₂) для утворення хлориду алюмінію (AlCl₃): Який обмежувальний реагент і який реагент в надлишку? Розраховують масу лімітуючого реагенту і надлишок реагенту

2 At (s) + 3 Cl₂(g) => 2 AlCl₃s

Метод 1

Співвідношення між молями реагентів і стехіометричними коефіцієнтами:

Для алюмінію = 0,5 моль / 2 молі

Алюмінієве співвідношення = 0,25

Для Cl₂ = 0,9 моль / 3 молі

Співвідношення Cl₂ = 0,3

Потім лімітуючим реагентом є алюміній.

Аналогічний висновок досягнуто, якщо визначити молі хлору, які необхідно об'єднати з 0,5 моль алюмінію..

Молі Cl₂ = (0,5 молей Al) x (3 молей Cl₂/ 2 молі Al)

0,75 молей Cl₂

Потім є надлишок Cl₂0,75 молей потрібно реагувати з алюмінієм, причому 0,9 моль присутні. Тому є надлишок 0,15 молей Cl_2.

Можна зробити висновок, що обмежує реагент є алюміній

Розрахунок мас реагентів

Маса обмежує реагенту:

Маса алюмінію = 0,5 молей Al x 27 г / моль

13,5 г.

Атомна маса Al становить 27 г / моль.

Маса надлишкового реагенту:

Вона залишила 0,15 моль Cl₂

Cl мас₂ залишок = 0,15 моль Cl₂ x 70 г / моль

10,5 г

-Приклад 2

Наступне рівняння являє реакцію між нітратом срібла і хлоридом барію у водному розчині:

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

Згідно з цим рівнянням, якщо розчин містить 62,4 г AgNO₃ змішують з розчином, що містить 53,1 г BaCl₂: а) Що є обмежувальним реагентом? b) Скільки реагентів залишається непрореагировавшим? c) Скільки грамів AgCl утворилося?

Молекулярні ваги:

-AgNO₃: 169,9 г / моль

-BaCl₂: 208,9 г / моль

-AgCl: 143,4 г / моль

-Ba (NO₃)₂: 261,9 г / моль

Метод 1

Для застосування способу 1, який дозволяє ідентифікувати обмежує реагент, необхідно визначити молі AgNO₃ і BaCl₂ присутні в реакції.

Молі AgNO₃

Молекулярна маса 169,9 г / моль

Маса = 62,4 г

Кількість молей = 62,4 г / (169,9 г / моль)

0,367 молей

Молів BaCl₂

Молекулярна маса = 208,9 г / моль

Маса = 53,1 р

Кількість молей = 53,1 г / (208,9 г / моль)

0,254 моль

Визначення частки між кількістю молей реагентів та їх стехіометричними коефіцієнтами.

Для AgNO₃ = 0,367 моль / 2 молі

Коефіцієнт = 0.184

Для BaCl₂ = 0,254 моль / 1 моль

Коефіцієнт = 0.254

На основі методу 1 значення частки дозволяє ідентифікувати AgNO₃ як обмежує реагент.

Розрахунок надлишку реагентної маси

Стехіометричний баланс реакції вказує на 2 молі AgNO₃ реагують з 1 моля BaCl_2.

Молів BaCl₂= (0,367 молей AgNO₃) x (1 моль BaCl₂/ 2 молей AgNO₃)

0,1835 молей BaCl₂

І молей BaCl₂ що не втручалися в реакцію, тобто, що вони перевищують:

0,254 моль - 0,1835 моль = 0,0705 моль

Маса BaCl₂ у надлишку:

0,0705 молей x 208,9 г / моль = 14,72 г

Підсумок:

Реагент в надлишку: BaCl₂

Маса в надлишку: 14,72 г

Розрахунок грамів AgCl, що утворюються в реакції

Для розрахунку маси виробів розрахунки проводять на основі обмежуючого реагенту.

г AgCl = (62,4 г AgNO₃) x (1 моль AgNO₃/ 169,9 г) x (2 моль AgCl / 2 моль AgNO₃) x (142,9 г / моль AgCl)

52,48 р

Список літератури

1. Уіттен, Девіс, Пек і Стенлі. (2008). Хімія (8-е изд.). CENGAGE Навчання.
2. Flores J. (2002). Хімія Редакційна Santillana
3. Вікіпедія. (2018). Граничний реагент: en.wikipedia.org
4. Шах С. (21 серпня 2018). Граничні реагенти. Хімія LibreTexts. Отримано з: chem.libretexts.org
5. Приклади, що обмежують реактиви для стехіометрії. Отримано з: chemteam.info
6. Університет Вашингтона. (2005). Граничні реагенти. Отримано з: chemistry.wustl.edu