IEROBEŽOJOŠAIS UN PĀRMĒRĪGAIS REAĢENTS: KĀ TO APRĒĶINĀT, UN PIEMĒRI - ĶĪMIJA - 2025

Ierobežojot reaģents ir viens, ka ir pilnībā patērēto un nosaka, cik daudz masu produktu veidojas ķīmiskā reakcijā; savukārt reaģenta pārpalikums ir tāds, kas pilnībā nereaģē pēc ierobežojošā reaģenta patērēšanas.

Daudzās reakcijās tiek meklēts reaģenta pārpalikums, lai pārliecinātos, ka viss interesējošais reaģents reaģē. Piemēram, ja A reaģē ar B, iegūstot C, un ir vēlams, lai A reaģētu pilnībā, tiek pievienots pārpalikums B. Tomēr sintēze un zinātniskie un ekonomiskie kritēriji ir tie, kas izlemj, vai A pārsniegums ir piemērots. vai B.

Ķīmiskās ķīmijas laboratorijas pētījumu šķidrums

Ierobežojošais reaģents nosaka produkta daudzumu, kas var veidoties ķīmiskajā reakcijā. Tāpēc, ja ir zināms, cik daudz reaģēja A, nekavējoties nosaka, cik daudz veidojās C. Pārmērīgais reaģents nekad neatklāj izveidotā produkta daudzumu.

Ko darīt, ja reakcijā tiek patērēti gan A, gan B? Tad mēs runājam par A un B ekvimolāru sajaukumu. Tomēr praksē nav viegli veikt pārbaudi, vai visu reaģentu moliem ir vienāds skaits vai ekvivalenti; Šajā gadījumā C daudzuma aprēķināšanai var izmantot vienu no abiem - A vai B.

Kā tiek aprēķinātas reaģējošās vielas, kas ierobežo un liekās?

Ir daudzi veidi, kā identificēt un aprēķināt ierobežojošā reaģenta daudzumu, kas var būt iesaistīts reakcijā. Pēc aprēķināšanas pārējo reaģentu daudzums pārsniedz.

Zemāk aprakstītā metode, kas ļauj noteikt, kurš ir ierobežojošais reaģents, pamatojoties uz reaģentu proporcijas salīdzināšanu ar stehiometrisko attiecību.

1. metode

Ķīmisko reakciju var raksturot šādi:

aX + bY => cZ

Kur X, Y un Z apzīmē katra reaģenta un produkta molu skaitu. Tikmēr a, b un c apzīmē to stehiometriskos koeficientus, kas izriet no reakciju ķīmiskā līdzsvara.

Ja tiek iegūts koeficients (X / a) un koeficients (Y / b), reaģents ar zemāko koeficientu ir ierobežojošais reaģents.

Kad tiek aprēķinātas norādītās attiecības, tiek noteikta sakarība starp reakcijā esošo molu skaitu (X, Y un Z) un reakcijā iesaistīto molu skaitu, ko attēlo reaģentu (a un b) stehiometriskie koeficienti.

Tāpēc, jo mazāks reaģenta koeficients, jo lielāks ir šī reaģenta deficīts reakcijas pabeigšanai; un tāpēc tas ir ierobežojošais reaģents.

Piemērs

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

3 g SiO ₂ (silīcija oksīda) tiek pakļauts reakcijai ar 4,5 g C (ogleklis).

SiO ₂ moli

Masa = 3 g

Molekulmasa = 60 g / mol

SiO ₂ molu skaits = 3 g / (60 g / mol)

0,05 moli

C molu skaits

Masa = 4,5 g

Atomu masa = 12 g / mol

Molu skaits ar C = 4,5 g / (12 g / mol)

0,375 moli

Reaģentu molu skaita un to stehiometrisko koeficientu koeficients:

SiO ₂ = 0,05 mol / 1 mol

Koeficients = 0,05

C = 0,375 moliem / 3 moliem

Koeficients = 0,125

No koeficientu salīdzināšanas var secināt, ka ierobežojošais reaģents ir SiO ₂ .

2. metode

Iepriekšējā reakcijā aprēķina SiC masu, ja izmanto 3 g SiO ₂ un kad izmanto 4,5 g C

(3 g SiO ₂ ) x (1 mols 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

Tātad, ja reakcija notiktu, patērējot visu oglekli, nekā silikona karbīds, tiktu saražots vairāk SiC (silīcija karbīds) nekā daudzums, kas rodas, patērējot visu SiO ₂ . Noslēgumā jāsaka, ka SiO ₂ ir ierobežojošais reaģents, jo, patērējot visu C pārpalikumu, rodas vairāk SiC.

Piemēri

-Piemērs 1

0,5 mol alumīnija tiek reaģēti ar 0,9 mol hlora (Cl ₂ ), veidojot alumīnija hlorīdu (AlCl ₃ ): Kas ir ierobežojošais reaģents un kāds ir reaģenta pārpalikums? Aprēķina ierobežojošā reaģenta un liekā reaģenta masu

2 Al (s) + 3 Cl ₂ (g) => 2 AlCl ₃ (s)

1. metode

Reaģentu molu un stehiometrisko koeficientu koeficienti ir:

Alumīnijam = 0,5 moli / 2 moli

Alumīnija koeficients = 0,25

Cl ₂ = 0,9 mol / 3 mol

Cl ₂ koeficients = 0,3

Tad ierobežojošais reaģents ir alumīnijs.

Līdzīgu secinājumu izdara, ja tiek noteikti hlora moli, kas nepieciešami apvienošanai ar 0,5 mol alumīnija.

Moli Cl ₂ = (0,5 mol no A) x (3 moli Cl ₂ /2 moli A)

0,75 moli Cl ₂

Tad ir Cl ₂ pārsniegums : lai reaģētu ar alumīniju, nepieciešami 0,75 mol, un klāt ir 0,9 mol. Tāpēc Cl ₂ pārsniedz 0,15 molus _.

Var secināt, ka ierobežojošais reaģents ir alumīnijs

Reaģentu masas aprēķins

Reaģenta masas ierobežošana:

Alumīnija masa = 0,5 mol Al / 27 g / mol

13,5 g.

Al atomu masa ir 27 g / mol.

Reaģenta pārpalikuma masa:

Palika 0,15 moli Cl ₂

Masa pārpalikums Cl ₂ = 0,15 moli Cl ₂ x 70 g / mol

10,5 g

-Piemērs 2

Šis vienādojums attēlo reakciju starp sudraba nitrātu un bārija hlorīdu ūdens šķīdumā:

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

Saskaņā ar šo vienādojumu, ja šķīdums satur 62.4g no Agno ₃ ir sajaukts ar šķīdumu, kas satur 53.1 g BaCl ₂ : a) Kas ir limitējošais reaģents? b) Cik no reaģējošajiem paliek nereaģējis? c) Cik gramu AgCl izveidojās?

Molekulārie svari:

-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

1. metode

Lai pieteiktos 1. metodi, kas ļauj identificēt ierobežojošā reaģentu, ir nepieciešams noteikt molus Agno _3. un BaCl ₂ šajā reakcijā.

AgNO ₃ dzimumzīmes

Molekulmasa 169,9 g / mol

Masa = 62,4 g

Molu skaits = 62,4 g / (169,9 g / mol)

0,367 moli

BaCl ₂ moli

Molekulmasa = 208,9 g / mol

Masa = 53,1 g

Molu skaits = 53,1 g / (208,9 g / mol)

0,254 moli

Reaģentu molu skaita un to stehiometrisko koeficientu koeficientu noteikšana.

AgNO ₃ = 0,367 mol / 2 mol

Koeficients = 0,184

BaCl ₂ = 0,254 mol / 1 mol

Koeficients = 0,254

Balstoties uz 1. metodi, koeficientu vērtība ļauj identificēt AgNO ₃ kā ierobežojošo reaģentu.

Reaģenta pārpalikuma masas aprēķināšana

Stehiometriskā atlikums no reakcijas norāda, ka 2 moli Agno ₃ reaģēt ar 1 molu BaCl _2.

Moli BaCl ₂ = (0,367 moliem Agno ₃ ) x (1 mol BaCl ₂ /2 moli Agno ₃ )

0,1835 moli BaCl ₂

Un BaCl ₂ moli, kas neiejaucās reakcijā, tas ir, pārpalikumos, ir:

0,254 moli - 0,1835 moli = 0,0705 moli

BaCl ₂ masa pārsniedz:

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

Kopsavilkums:

Reaģenta pārpalikums: BaCl ₂

Liekais svars: 14,72 g

Reakcijā iegūtā AgCl gramu aprēķins

Lai aprēķinātu produktu masu, aprēķinus veic, pamatojoties uz ierobežojošo reaģentu.

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

Atsauces

1. Vaitens, Deiviss, Peks un Stenlijs. (2008). Ķīmija. (8. izd.). CENGAGE mācīšanās.
2. Floress J. (2002). Ķīmija. Santillana redakcija
3. Wikipedia. (2018). Ierobežojošais reaģents: lv.wikipedia.org
4. Šahs (2018. gada 21. augusts). Reaģentu ierobežošana. Ķīmija LibreTexts. Atgūts no: chem.libretexts.org
5. Stehiometrija, kas ierobežo reaģenta piemērus. Atgūts no: chemteam.info
6. Vašingtonas universitāte. (2005). Reaģentu ierobežošana. Atgūts no: ķīmija.wustl.edu