Kaj je omejevalni reagent in je presežen? kako se izračuna in primeri

The omejevalni reagent je tisto, ki se v celoti porabi in določa, koliko mase nastane pri kemijski reakciji; medtem ko je presežek reagenta tisti, ki se ne odzove v celoti po porabi omejevalnega reagenta.

V mnogih reakcijah se išče presežek reagenta, da se zagotovi, da reagira ves reagent, ki nas zanima. Na primer, če A reagira s B za proizvodnjo C in je zaželeno, da A popolnoma reagira, se doda presežek B. Vendar pa so sinteza in znanstvena in gospodarska merila tista, ki odločajo, ali je presežek A primeren. ali B.

Omejevalni reagent določa količino produkta, ki se lahko tvori v kemijski reakciji. Torej, če veste, koliko ste reagirali od A, takoj ugotovite, koliko je nastalo od C. Nikoli presežni reagent ne razkrije količin, ki so nastale iz izdelka..

In če v reakciji uživajo tako A kot B? Potem govorimo o ekvimolarni mešanici A in B. V praksi pa ni lahka naloga zagotoviti enako število molov ali ekvivalentov vseh reaktantov; v tem primeru se lahko uporabi katero koli od obeh, A ali B, za izračun količine C.

Indeks

• 1 Kako se izračunajo omejitve in odvečni reagenti??
  • 1.1 Metoda 1
  • 1.2 Metoda 2
• 2 Primeri
  • 2.1 - Primer 1
  • 2.2 - Primer 2
• 3 Reference

Kako se izračunajo omejitve in odvečni reagenti??

Obstaja veliko načinov za identifikacijo in izračun količine omejevalnega reagenta, ki lahko poseže v reakcijo. Ko se izračunajo, so drugi reagenti v presežku.

Metoda, ki omogoča identifikacijo omejevalnega reagenta, ki temelji na primerjavi deleža reagentov s stehiometričnim razmerjem, je opisana spodaj..

Metoda 1

Kemijsko reakcijo lahko shematiziramo na naslednji način:

aX + bY => cZ

Kjer X, Y in Z predstavljajo število molov vsakega reagenta in produkta. Medtem ko a, b in c predstavljajo njihove stehiometrične koeficiente, ki izhajajo iz kemijskega ravnotežja reakcij.

Če dobimo kvocient (X / a) in količnik (Y / b), je reagent, ki ima najnižji količnik, mejni reagent..

Pri izračunu navedenih razmerij se ugotavlja razmerje med številom molov, prisotnih v reakciji (X, Y in Z) in številom molov, vključenih v reakcijo, ki jih predstavljajo stehiometrični koeficienti reaktantov (a in b)..

Zato je nižji količnik, naveden za reagent, večji bo primanjkljaj tega reagenta za zaključek reakcije; in je zato omejevalni reagent.

Primer

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

Reagira se 3 g SiO₂ (silicijev oksid) s 4,5 g C (ogljik).

Moli SiO₂

Masa = 3 g

Molekulska masa = 60 g / mol

Število molov SiO₂ = 3 g / (60 g / mol)

0,05 molov

Število molov C

Masa = 4,5 g

Atomska masa = 12 g / mol

Število molov C = 4,5 g / (12 g / mol)

0,375 molov

Razmerje med številom molov reaktantov in njihovimi stehiometričnimi koeficienti:

Za SiO₂ = 0,05 mol / 1 mol

Količnik = 0,05

Za C = 0,375 mol / 3 moli

Razmerje = 0,125

Iz primerjave vrednosti količnikov lahko sklepamo, da je omejevalni reagent SiO₂.

Metoda 2

Masno proizvedeno SiC izračunamo iz prejšnje reakcije, ko uporabimo 3 g SiO₂ in ko uporabite 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

Nato bi nastalo več SiC (silicijevega karbida), če bi prišlo do reakcije, ki bi porabila ves ogljik, ki ga je proizvedla količina, ki je nastala, ko je bil ves SiO porabljen₂. Skratka, SiO₂ je omejevalni reagent, ker bi bil ves presežek C ustvarjen več SiC.

Primeri

-Primer 1

0,5 mol aluminija reagiramo z 0,9 molom klora (Cl₂za tvorbo aluminijevega klorida (AlCl₃): Kaj je omejevalni reagent in kakšen je reagent v presežku? Izračunamo maso omejevalnega reagenta in presežnega reagenta

2 At (s) + 3 Cl₂(g) => 2 AlCl₃(s)

Metoda 1

Razmerja med moli reaktantov in stehiometričnimi koeficienti so:

Za aluminij = 0,5 mola / 2 mola

Aluminijsko razmerje = 0,25

Za Cl₂ = 0,9 mola / 3 molov

Razmerje Cl₂ = 0,3

Nato je omejevalni reagent aluminij.

Podoben zaključek je dosežen, če določimo mole klora, ki jih je treba kombinirati z 0,5 mola aluminija..

Moli Cl₂ = (0,5 molov Al) x (3 moli Cl₂/ 2 moli Al)

0,75 molov Cl₂

Nato je presežek Cl₂: Za reagiranje z aluminijem je potrebno 0,75 molov, prisotnih pa 0,9 molov. Zato je presežek 0,15 molov Cl_2.

Ugotovimo lahko, da je omejevalni reagent aluminij

Izračun mase reaktantov

Masa omejevalnega reagenta: \ t

Masa aluminija = 0,5 molov Al x 27 g / mol

13,5 g.

Atomska masa Al je 27 g / mol.

Masa presežnega reagenta: \ t

Levo je bilo 0,15 molov Cl₂

Cl masa₂ ostanek = 0,15 molov Cl₂ x 70 g / mol

10,5 g

-Primer 2

Naslednja enačba predstavlja reakcijo med srebrovim nitratom in barijevim kloridom v vodni raztopini: \ t

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

V skladu s to enačbo, če je raztopina, ki vsebuje 62,4 g AgNO₃ Mešamo z raztopino, ki vsebuje 53,1 g BaCl₂: a) Kaj je omejevalni reagent? b) Koliko reagentov ostane nereagiranih? c) Koliko gramov AgCl so nastali?

Molekulske uteži:

-AgNO₃%: 169,9 g / mol

-BaCl₂208,9 g / mol

-AgCl: 143,4 g / mol

-Ba (NO₃)₂261,9 g / mol

Metoda 1

Za uporabo metode 1, ki omogoča identifikacijo omejevalnega reagenta, je treba določiti mole AgNO₃ in BaCl₂ v reakciji.

Moli AgNO₃

Molekulska masa 169,9 g / mol

Masa = 62,4 g

Število molov = 62,4 g / (169,9 g / mol)

0,367 molov

Molov BaCl₂

Molekulska masa = 208,9 g / mol

Masa = 53,1 g

Število molov = 53,1 g / (208,9 g / mol)

0,254 molov

Določitev količnikov med številom molov reaktantov in njihovimi stehiometričnimi koeficienti.

Za AgNO₃ = 0,367 molov / 2 molov

Razmerje = 0,184

Za BaCl₂ = 0,254 molov / 1 mol

Razmerje = 0,254

Na podlagi metode 1 vrednost količnikov omogoča identifikacijo AgNO₃ kot omejevalni reagent.

Izračun presežne mase reagenta

Stehiometrično ravnotežje reakcije kaže, da je 2 mol AgNO₃ reagirajo z 1 molom BaCl_2.

Molov BaCl₂= (0,367 molov AgNO₃) x (1 mol BaCl₂/ 2 moli AgNO₃)

0,1835 molov BaCl₂

In moli BaCl₂ ki niso posredovale v reakciji, to je, da so presežene:

0,254 molov - 0,1835 molov = 0,0705 molov

Masa BaCl₂ presežek:

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

Povzetek:

Reagent v presežku: BaCl₂

Presežek mase: 14,72 g

Izračun gramov AgCl, ki nastanejo v reakciji

Za izračun mase proizvodov so izračuni opravljeni na podlagi omejevalnega reagenta.

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

52,48 g

Reference

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemija (8. izd.). CENGAGE Učenje.
2. Flores J. (2002). Kemija Uvodnik Santillana
3. Wikipedija. (2018). Omejevalni reagent: en.wikipedia.org
4. Shah S. (21. avgust 2018). Omejevalni reagenti. Kemija LibreTexts. Vzpostavljeno iz: chem.libretexts.org
5. Primeri omejevalnih reagentov za stehiometrijo. Vzpostavljeno iz: chemteam.info
6. Univerza v Washingtonu. (2005). Omejevalni reagenti. Vzpostavljeno iz: chemistry.wustl.edu