ODCZYNNIK OGRANICZAJĄCY I NADMIAROWY: JAK GO OBLICZYĆ I PRZYKŁADY - CHEMIA - 2026

Odczynnik ograniczające jest, że do całkowitego zużycia i określa, ile masa produkty powstają w wyniku reakcji chemicznej; podczas gdy odczynnik w nadmiarze to taki, który nie reaguje całkowicie po zużyciu odczynnika ograniczającego.

W wielu reakcjach szuka się nadmiaru odczynnika, aby zapewnić reakcję całego odczynnika będącego przedmiotem zainteresowania. Na przykład, jeśli A reaguje z B w celu wytworzenia C i pożądane jest, aby A przereagował całkowicie, dodaje się nadmiar B. Jednak synteza oraz kryteria naukowe i ekonomiczne decydują o tym, czy nadmiar A jest właściwy. lub B.

Chemik Chemistry Lab Research Liquid

Odczynnik ograniczający określa ilość produktu, który może powstać w reakcji chemicznej. Dlatego, jeśli wiadomo, ile A przereagowało, natychmiast określa się, ile powstało C. Nadmiar reagenta nigdy nie ujawnia ilości utworzonego produktu.

Co się stanie, jeśli w reakcji zostaną zużyte oba A i B? Następnie mówimy o równomolowej mieszaninie A i B. W praktyce jednak nie jest łatwo zapewnić równą liczbę moli lub równoważników wszystkich reagentów; W takim przypadku do obliczenia ilości C. można użyć jednego z dwóch, A lub B.

Jak oblicza się ograniczające i nadmiarowe reagenty?

Istnieje wiele sposobów identyfikacji i obliczenia ilości odczynnika ograniczającego, który może być zaangażowany w reakcję. Po obliczeniu inne odczynniki są w nadmiarze.

Metodą pozwalającą na identyfikację odczynnika ograniczającego, opartą na porównaniu proporcji odczynników ze stosunkiem stechiometrycznym, jest metoda opisana poniżej.

Metoda 1

Reakcję chemiczną można opisać w następujący sposób:

aX + bY => cZ

Gdzie X, Y i Z reprezentują liczbę moli każdego reagenta i produktu. Tymczasem a, b i c reprezentują ich współczynniki stechiometryczne, wynikające z równowagi chemicznej reakcji.

Jeśli otrzymamy iloraz (X / a) i iloraz (Y / b), reagent z niższym ilorazem jest reagentem ograniczającym.

Po obliczeniu wskazanych stosunków ustala się zależność między liczbą moli obecnych w reakcji (X, Y i Z) a liczbą moli biorących udział w reakcji, reprezentowaną przez współczynniki stechiometryczne reagentów (a i b).

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

Przykład

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

3 g SiO ₂ (tlenek krzemu) poddaje się reakcji z 4,5 g C (węgiel).

Mole SiO ₂

Masa = 3 g

Masa cząsteczkowa = 60 g / mol

Liczba moli SiO ₂ = 3g / (60g / 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 mola

Iloraz między liczbą moli reagentów a ich współczynnikami stechiometrycznymi:

Dla SiO ₂ = 0,05 mola / 1 mol

Iloraz = 0,05

Dla C = 0,375 mola / 3 mole

Iloraz = 0,125

Z porównania wartości ilorazów można wywnioskować, że ograniczającym reagentem jest SiO ₂ .

Metoda 2

W poprzedniej reakcji oblicza się masę wytworzonego SiC, gdy używa się 3 g SiO ₂ i 4,5 g C

(3 g SiO ₂ ) x (1 mol 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

Tak więc, bardziej SiC (węglik krzemu) będzie wytwarzany, gdy reakcja ta zachodziła zużywając cały węgiel porównaniu z ilością wytwarzaną, zużywając cały SiO ₂ . Podsumowując, SiO ₂ jest odczynnikiem ograniczającym, ponieważ gdy cały nadmiar C zostanie zużyty, powstanie więcej SiC.

Przykłady

-Przykład 1

0,5 mola glinu poddaje się reakcji z 0,9 mola chloru (Cl ₂ ), tworząc chlorek glinu (AlCl ₃ ): Jaki jest reagent ograniczający, a jaki nadmiar? Obliczyć masę odczynnika ograniczającego i nadmiar odczynnika

2 Al (s) + 3 Cl ₂ (g) => 2 AlCl ₃ (s)

Metoda 1

Ilorazy między molami reagentów i współczynnikami stechiometrycznymi są następujące:

Dla aluminium = 0,5 mola / 2 mole

Iloraz glinu = 0,25

Dla Cl ₂ = 0,9 mola / 3 mole

Iloraz Cl ₂ = 0,3

Wtedy odczynnikiem ograniczającym jest aluminium.

Do podobnego wniosku dochodzi się, gdy określa się liczbę moli chloru potrzebnych do połączenia z 0,5 mola glinu.

Moli Cl ₂ = (0,5 mol) x A (3 mole Cl ₂ /2 mole A)

0,75 mola Cl ₂

Następnie występuje nadmiar Cl ₂ : 0,75 mola jest potrzebne do przereagowania z glinem i obecne jest 0,9 mola. Dlatego też występuje nadmiar 0,15 mola Cl2 _.

Można stwierdzić, że odczynnikiem ograniczającym jest glin

Obliczanie mas reagentów

Ograniczenie masy odczynnika:

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

13,5 g.

Masa atomowa Al wynosi 27 g / mol.

Masa nadmiaru odczynnika:

0,15 mole Cl ₂ pozostawała

Masa nadmiaru Cl ₂ = 0,15 mola Cl ₂ x 70 g / mol

10,5 g

-Przykład 2

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

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

Zgodnie z tym równaniem, jeśli roztwór zawierający 62,4 g AgNO ₃ zostanie zmieszany z roztworem zawierającym 53,1 g BaCl ₂ : a) Jaki jest odczynnik ograniczający? b) Ile spośród których reagentów pozostaje nieprzereagowanych? c) Ile gramów AgCl zostało utworzonych?

Masy cząsteczkowe:

-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

Metoda 1

Aby zastosować metodę 1, która pozwala na identyfikację odczynnika ograniczającego, konieczne jest określenie moli AgNO ₃ i BaCl ₂ obecnych w reakcji.

Mole AgNO ₃

Masa cząsteczkowa 169,9 g / mol

Masa = 62,4 g

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

0,367 mola

Mole BaCl ₂

Masa cząsteczkowa = 208,9 g / mol

Masa = 53,1 g

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

0,254 mola

Wyznaczenie ilorazów liczby moli reagentów i ich współczynników stechiometrycznych.

Dla AgNO ₃ = 0,367 mola / 2 mole

Iloraz = 0,184

Dla BaCl ₂ = 0,254 mola / 1 mol

Iloraz = 0,254

W oparciu o metodę 1 wartość stosunków pozwala zidentyfikować AgNO ₃ jako odczynnik ograniczający.

Obliczenie masy nadmiaru odczynnika

Równowaga stechiometryczna reakcji wskazuje, że 2 mole AgNO ₃ reagują z 1 molem BaCl2 _.

Moli BACI ₂ = (0,367 moli AgNC ₃ ) x (1 mol BACI ₂ /2 mole AgNC ₃ )

0,1835 mola BaCl ₂

A mole BaCl _2, które nie interweniowały w reakcji, to znaczy są w nadmiarze, to:

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

Masa nadwyżki BaCl ₂ :

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

Podsumowanie:

Nadmiar odczynnika: BaCl ₂

Nadmiar masy: 14,72 g

Obliczenie gramów AgCl wytworzonego w reakcji

Aby obliczyć masę produktów, obliczenia przeprowadza się na podstawie odczynnika ograniczającego.

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

Bibliografia

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemia. (8th ed.). CENGAGE Learning.
2. Flores J. (2002). Chemia. Santillana Editorial
3. Wikipedia. (2018). Odczynnik ograniczający: en.wikipedia.org
4. Shah S. (21 sierpnia 2018). Odczynniki ograniczające. Chemistry LibreTexts. Odzyskane z: chem.libretexts.org
5. Przykłady odczynników ograniczających stechiometrię. Odzyskany z: chemteam.info
6. Washington University. (2005). Odczynniki ograniczające. Odzyskany z: chemistry.wustl.edu