Co to jest odczynnik ograniczający iw nadmiarze? jak to jest obliczane i przykłady

The odczynnik ograniczający to, co jest całkowicie zużyte i określa, ile masy produktów powstaje w reakcji chemicznej; natomiast nadmiar odczynnika to taki, który nie reaguje całkowicie po zużyciu odczynnika ograniczającego.

W wielu reakcjach poszukiwany jest nadmiar odczynnika, aby zapewnić reakcję całego reagenta. Na przykład, jeśli A reaguje z B na wytwarzanie C i pożądane jest, aby A reagował całkowicie, dodaje się nadmiar B. Jednak synteza i kryteria naukowe i ekonomiczne są tymi, które decydują, czy nadmiar A jest odpowiedni. lub B.

Odczynnik ograniczający określa ilość produktu, która może powstać w reakcji chemicznej. Dlatego, jeśli wiesz, jak bardzo zareagowałeś z A, natychmiast określasz, ile powstało z C. Nigdy nadmiar odczynnika nie ujawnia ilości utworzonych przez produkt.

A jeśli w reakcji zużywają zarówno A, jak i B? Następnie mówimy o równomolowej mieszaninie A i B. W praktyce jednak nie jest łatwym zadaniem zapewnienie, że istnieją równe liczby moli lub równoważników wszystkich reagentów; w takim przypadku można użyć jednego z dwóch A lub B do obliczenia ilości C.

Indeks

• 1 Jak oblicza się odczynniki ograniczające i nadmiarowe??
  • 1.1 Metoda 1
  • 1.2 Metoda 2
• 2 Przykłady
  • 2.1 - Przykład 1
  • 2.2 - Przykład 2
• 3 referencje

Jak oblicza się odczynniki ograniczające i nadmiarowe??

Istnieje wiele sposobów identyfikacji i obliczania ilości odczynnika ograniczającego, który może interweniować w reakcji. Po obliczeniu pozostałe odczynniki są w nadmiarze.

Metoda, która pozwala zidentyfikować, który jest odczynnikiem ograniczającym, na podstawie porównania proporcji odczynników ze stosunkiem stechiometrycznym, jest opisana poniżej.

Metoda 1

Reakcję chemiczną można schematować w następujący sposób:

aX + bY => cZ

Gdzie X, Y i Z oznaczają liczbę moli każdego odczynnika i produktu. A, b i c reprezentują ich stechiometryczne współczynniki, wynikające z równowagi chemicznej reakcji.

Jeśli uzyskuje się iloraz (X / a) i iloraz (Y / b), odczynnik o najniższym ilorazie jest odczynnikiem ograniczającym.

Gdy obliczone są wskazane stosunki, ustalana jest zależność między liczbą moli obecnych w reakcji (X, Y i Z) a liczbą moli uczestniczących w reakcji, reprezentowana przez współczynniki stechiometryczne reagentów (aib)..

Dlatego im niższy iloraz wskazany dla odczynnika, tym większy będzie deficyt tego odczynnika do zakończenia reakcji; i dlatego jest odczynnikiem ograniczającym.

Przykład

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

Reaguje 3 g SiO₂ (tlenek krzemu) z 4,5 g C (węgiel).

Mole SiO₂

Masa = 3 g

Masa cząsteczkowa = 60 g / mol

Liczba moli SiO₂ = 3 g / (60 g / mol)

0,05 mola

Liczba moli C

Masa = 4,5 g

Masa atomowa = 12 g / mol

Liczba moli C = 4,5 g / (12 g / mol)

0,375 moli

Stosunek liczby moli reagentów do ich stechiometrycznych współczynników:

Dla SiO₂ = 0,05 mola / 1 mol

Iloraz = 0,05

Dla C = 0,375 mola / 3 mole

Stosunek = 0,125

Z porównania wartości współczynników można wywnioskować, że odczynnikiem ograniczającym jest SiO₂.

Metoda 2

Masowo wytworzony SiC oblicza się z poprzedniej reakcji, gdy stosuje się 3 g SiO₂ a kiedy używasz 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 mole C) x (40 g SiC / 1 mol SiC) = 5 g SiC

Następnie powstanie więcej SiC (węglik krzemu), jeśli zajdzie reakcja zużywająca cały węgiel, który ilość wytworzona, gdy całe SiO zostanie zużyte₂. Podsumowując, SiO₂ jest odczynnikiem ograniczającym, ponieważ cały nadmiar C byłby generowany w większej ilości SiC.

Przykłady

-Przykład 1

0,5 mola glinu poddaje się reakcji z 0,9 molem chloru (Cl₂) z wytworzeniem chlorku glinu (AlCl₃): Co to jest odczynnik ograniczający i jaki jest odczynnik w nadmiarze? Oblicz masę odczynnika ograniczającego i nadmiar odczynnika

2 At (s) + 3 Cl₂(g) => 2 AlCl₃(s)

Metoda 1

Stosunki między molami reagentów i współczynnikami stechiometrycznymi wynoszą:

Do aluminium = 0,5 mola / 2 mole

Stosunek aluminium = 0,25

Dla Cl₂ = 0,9 mola / 3 mole

Współczynnik Cl₂ = 0,3

Następnie odczynnikiem ograniczającym jest aluminium.

Podobny wniosek został osiągnięty, jeśli określono mole chloru, które muszą być połączone z 0,5 molami aluminium.

Mole Cl₂ = (0,5 mola Al) x (3 mole Cl₂/ 2 mole Al)

0,75 mola Cl₂

Następnie występuje nadmiar Cl₂: Do reakcji z glinem wymagane jest 0,75 mola, a obecne jest 0,9 mola. Zatem istnieje nadmiar 0,15 mola Cl_2.

Można stwierdzić, że odczynnikiem ograniczającym jest aluminium

Obliczanie mas reagentów

Masa odczynnika ograniczającego:

Masa glinu = 0,5 mola Al x 27 g / mol

13,5 g.

Masa atomowa Al wynosi 27 g / mol.

Masa nadmiaru odczynnika:

Pozostawiło 0,15 mola Cl₂

Msza św₂ resztki = 0,15 mola Cl₂ x 70 g / mol

10,5 g

-Przykład 2

Poniższe równanie przedstawia reakcję między azotanem srebra i chlorkiem baru w roztworze wodnym:

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

Zgodnie z tym równaniem, jeśli roztwór zawiera 62,4 g AgNO₃ miesza się z roztworem zawierającym 53,1 g BaCl₂: a) Co to jest odczynnik ograniczający? b) Ile odczynników pozostaje nieprzereagowanych? c) Ile gramów AgCl powstało?

Masy cząsteczkowe:

-AgNO₃: 169,9 g / mol

-BaCl₂: 208,9 g / mol

-AgCl: 143,4 g / mol

-Ba (NIE₃)₂: 261,9 g / mol

Metoda 1

Aby zastosować metodę 1, która umożliwia identyfikację odczynnika ograniczającego, konieczne jest określenie moli AgNO₃ i BaCl₂ obecny w reakcji.

Krety AgNO₃

Masa cząsteczkowa 169,9 g / mol

Masa = 62,4 g

Liczba moli = 62,4 g / (169,9 g / mol)

0,367 moli

Mole BaCl₂

Masa cząsteczkowa = 208,9 g / mol

Masa = 53,1 g

Liczba moli = 53,1 g / (208,9 g / mol)

0,254 mola

Określenie ilorazów między liczbą moli reagentów i ich współczynnikami stechiometrycznymi.

Dla AgNO₃ = 0,367 mola / 2 mole

Stosunek = 0,184

Dla BaCl₂ = 0,254 mola / 1 mol

Stosunek = 0,254

W oparciu o metodę 1 wartość ilorazów pozwala na identyfikację AgNO₃ jako odczynnik ograniczający.

Obliczanie nadmiaru masy odczynnika

Równowaga stechiometryczna reakcji wskazuje, że 2 mole AgNO₃ reagować z 1 molem BaCl_2.

Mole BaCl₂= (0,367 mola AgNO₃) x (1 mol BaCl₂/ 2 mole AgNO₃)

0,1835 moli BaCl₂

I mole BaCl₂ które nie interweniowały w reakcję, to znaczy, że są w nadmiarze:

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

Masa BaCl₂ w nadmiarze:

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

Podsumowanie:

Odczynnik w nadmiarze: BaCl₂

Masa w nadmiarze: 14,72 g

Obliczanie gramów AgCl wytworzonych w reakcji

Aby obliczyć masę produktów, obliczenia są oparte na odczynniku ograniczającym.

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

Referencje

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemia (8 wyd.). CENGAGE Learning.
2. Flores J. (2002). Chemia Od redakcji Santillana
3. Wikipedia. (2018). Odczynnik ograniczający: en.wikipedia.org
4. Shah S. (21 sierpnia 2018). Ograniczające odczynniki. Chemia LibreTexts. Źródło: chem.libretexts.org
5. Przykłady odczynników ograniczających stechiometrię. Źródło: chemteam.info
6. Washington University. (2005). Ograniczające odczynniki. Źródło: chemistry.wustl.edu