Ποιο είναι το περιοριστικό αντιδραστήριο και σε περίσσεια; πώς υπολογίζεται και παραδείγματα

Το περιοριστικό αντιδραστήριο είναι αυτό που καταναλώνεται εντελώς και καθορίζει πόση μάζα προϊόντων σχηματίζεται σε μια χημική αντίδραση. ενώ η περίσσεια αντιδραστηρίου είναι εκείνη που δεν αντιδρά πλήρως μετά την κατανάλωση του περιοριστικού αντιδραστηρίου.

Σε πολλές αντιδράσεις, μια περίσσεια ενός αντιδραστηρίου επιδιώκεται να εξασφαλίσει ότι αντιδρά όλο το αντιδραστήριο ενδιαφέροντος. Για παράδειγμα, αν Α αντιδρά με Β να παράγουν Γ και θέλουν να αντιδράσει πλήρως, η περίσσεια B. Ωστόσο, προστίθεται η σύνθεση, και επιστημονικά και οικονομικά κριτήρια, είναι εκείνοι οι οποίοι αποφασίζουν εάν θα περίσσεια Α ή του Β.

Το περιοριστικό αντιδραστήριο καθορίζει την ποσότητα του προϊόντος που μπορεί να σχηματιστεί στη χημική αντίδραση. Ως εκ τούτου, εάν είναι γνωστό το πώς αντιδρά Α, προσδιορίζεται το πώς σχηματίζεται αμέσως C. αποκαλύπτει ποτέ υπερβολικά ποσά αντιδραστηρίου του προϊόντος που σχηματίζεται.

Και αν καταναλώνουν και τα δύο Α και Β στην αντίδραση; Τότε μιλάει ενός ισομοριακού μίγματος των Α και Β Στην πράξη, ωστόσο, δεν είναι εύκολο να διασφαλιστεί ότι υπάρχουν ίσος αριθμός γραμμομορίων ή ισοδυνάμων όλων των αντιδραστηρίων? σε αυτή την περίπτωση, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα από τα δύο, Α ή Β, για τον υπολογισμό της ποσότητας που σχηματίζεται από το C.

Ευρετήριο

• 1 Πώς υπολογίζονται οι περιορισμοί και τα πλεονάζοντα αντιδραστήρια;?
  • 1.1 Μέθοδος 1
  • 1.2 Μέθοδος 2
• 2 Παραδείγματα
  • 2.1 - Παράδειγμα 1
  • 2.2 - Παράδειγμα 2
• 3 Αναφορές

Πώς υπολογίζονται οι περιορισμοί και τα πλεονάζοντα αντιδραστήρια;?

Υπάρχουν πολλοί τρόποι προσδιορισμού και υπολογισμού της ποσότητας του περιοριστικού αντιδραστηρίου που μπορεί να παρέμβει στην αντίδραση. Μόλις υπολογιστούν, τα άλλα αντιδραστήρια βρίσκονται σε περίσσεια.

Μια μέθοδος για να προσδιορίσει ποια είναι το περιοριστικό αντιδραστήριο, με βάση τη σύγκριση της αναλογίας των αντιδραστηρίων με την στοιχειομετρική αναλογία, η οποία περιγράφεται κατωτέρω.

Μέθοδος 1

Μια χημική αντίδραση μπορεί να σχηματοποιηθεί με τον ακόλουθο τρόπο:

aX + bY => cZ

Όπου τα Χ, Υ και Ζ αντιπροσωπεύουν τον αριθμό των γραμμομορίων κάθε αντιδραστηρίου και προϊόντος. Ενώ τα a, b και c αντιπροσωπεύουν τους στοιχειομετρικούς τους συντελεστές, που προκύπτουν από τη χημική ισορροπία των αντιδράσεων.

Εάν επιτευχθεί το πηλίκο (Χ / α) και το πηλίκο (Υ / β), αυτό το αντιδραστήριο που έχει το χαμηλότερο πηλίκο είναι το περιοριστικό αντιδραστήριο.

Όταν οι προαναφερθείσες αναλογίες υπολογίζονται καθιερώνει τη σχέση μεταξύ του αριθμού των γραμμομορίων υπάρχει στην αντίδραση (Χ, Υ και Ζ) και τον αριθμό των γραμμομορίων που εμπλέκονται στην αντίδραση, που αντιπροσωπεύεται από τις στοιχειομετρικές συντελεστές των αντιδρώντων (α και β).

Ως εκ τούτου, το κατώτερο είναι το σύνολο λόγος για ένα αντιδραστήριο, τόσο μεγαλύτερη είναι η έλλειμμα ότι αντιδραστήριο για να ολοκληρωθεί η αντίδραση? και ως εκ τούτου, είναι το περιοριστικό αντιδραστήριο.

Παράδειγμα

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

3 g SiO αντιδρούν₂ (οξείδιο του πυριτίου) με 4,5 g C (άνθρακα).

Πύλες του SiO₂

Μάζα = 3 g

Μοριακό βάρος = 60 g / mol

Αριθμός γραμμομορίων SiO₂ = 3 g / (60 g / mol)

0,05 moles

Αριθμός γραμμομορίων C

Μάζα = 4,5 g

Ατομικό βάρος = 12 g / mol

Αριθμός γραμμομορίων C = 4,5 g / (12 g / mol)

0,375 γραμμομόρια

Αναλογία μεταξύ του αριθμού των γραμμομορίων των αντιδραστηρίων και των στοιχειομετρικών συντελεστών τους:

Για το SiO₂ = 0,05 moles / 1 mol

Πηλότητα = 0,05

Για το C = 0,375 moles / 3 moles

Αναλογία = 0,125

Από τη σύγκριση των τιμών των υπολοίπων, μπορεί να συμπεράνει ότι το περιοριστικό αντιδραστήριο είναι SiO₂.

Μέθοδος 2

Η παραγόμενη μάζα SiC υπολογίζεται από την προηγούμενη αντίδραση όταν χρησιμοποιούνται 3 g SiO₂ και όταν χρησιμοποιείτε τα 4,5 g του C

(3 g SiO₂) χ (1 mol SiO)₂/ 60 g SiO₂) χ (1 mol SiC / 1 mol SiO)₂) Χ (40 g SiC / 1 mol SiC) = 2 g SiC

(4,5 g C) χ (C 3 mol / ζ 36 C) χ (1 mol του SiC / 3 mol της C) χ (40 g SiC / SiC 1 mol) = 5 g του SiC

Στη συνέχεια εμφανίζεται πιο SiC (καρβίδιο του πυριτίου), εάν η αντίδραση λαμβάνει χώρα όλη την ποσότητα άνθρακα καταναλώνει την ποσότητα που παράγεται όταν καταναλώνεται ολόκληρο SiO₂. Συμπερασματικά, το SiO₂ είναι το περιοριστικό αντιδραστήριο, αφού όλη η περίσσεια C θα δημιουργήσει περισσότερο SiC.

Παραδείγματα

-Παράδειγμα 1

0,5 mol αργιλίου αντιδρά με 0,9 mol χλωρίου (Cl₂) για να σχηματιστεί χλωριούχο αργίλιο (ΑΟΙ₃): Ποιο είναι το περιοριστικό αντιδραστήριο και ποιο είναι το υπερβολικό αντιδραστήριο; Υπολογίστε τη μάζα του περιοριστικού αντιδραστηρίου και την περίσσεια αντιδραστηρίου

2 Στο (α) + 3 Cl₂(g) => 2AlCl₃(ες)

Μέθοδος 1

Οι αναλογίες μεταξύ των γραμμομορίων των αντιδραστηρίων και των στοιχειομετρικών συντελεστών είναι:

Για αλουμίνιο = 0,5 moles / 2 moles

Αναλογία αργιλίου = 0,25

Για το Cl₂ = 0,9 moles / 3 moles

CI Ratio₂ = 0.3

Στη συνέχεια, το περιοριστικό αντιδραστήριο είναι αλουμίνιο.

Ένα παρόμοιο συμπέρασμα επιτυγχάνεται, εάν προσδιοριστούν τα γραμμομόρια χλωρίου που απαιτούνται για να συνδυαστούν με τα 0,5 γραμμομόρια αλουμινίου.

Πύλες του Cl₂ = (0.5 moles ΑΙ) χ (3 moles Cl₂/ 2 moles ΑΙ)

0,75 moles Cl₂

Στη συνέχεια υπάρχει μια περίσσεια του Cl₂: Απαιτούνται 0,75 moles για να αντιδράσουν με το αλουμίνιο και υπάρχουν 0,9 moles. Συνεπώς, υπάρχει περίσσεια 0,15 moles Cl_2.

Μπορούμε να συμπεράνουμε ότι το περιοριστικό αντιδραστήριο είναι αλουμίνιο

Υπολογισμός των μαζών αντιδραστηρίων

Μάζα του περιοριστικού αντιδραστηρίου:

Μάζα αλουμινίου = 0,5 γραμμομόρια Al x 27 g / mol

13,5 g.

Η ατομική μάζα του ΑΙ είναι 27 g / mol.

Μάζα της περίσσειας αντιδραστηρίου:

Άφησε 0,15 γραμμομόρια Cl₂

Cl Mass₂ απομείνει = 0,15 moles Cl₂ x 70 g / mol

10,5 g

-Παράδειγμα 2

Η ακόλουθη εξίσωση αντιπροσωπεύει την αντίδραση μεταξύ νιτρικού αργύρου και χλωριούχου βαρίου σε υδατικό διάλυμα:

2 AgNO₃ (ac) + BaCl₂ (ac) => 2 AgCl (s) + Ba (ΝΟ₃)₂ (ac)

Σύμφωνα με αυτή την εξίσωση, εάν ένα διάλυμα περιέχει 62,4 g AgNO₃ αναμιγνύεται με ένα διάλυμα που περιέχει 53,1 g BaCl₂: α) Ποιο είναι το περιοριστικό αντιδραστήριο; β) Πόσα αντιδραστήρια παραμένουν ανενεργά; γ) Πόσες γραμμάρια AgCl σχηματίστηκαν?

Μοριακά βάρη:

-AgNO₃: 169,9 g / mol

-BaCl₂: 208,9 g / mol

-AgCl: 143,4 g / mol

-Ba (NO₃)₂: 261,9 g / mol

Μέθοδος 1

Για την εφαρμογή της μεθόδου 1, η οποία επιτρέπει την ταυτοποίηση του περιοριστικού αντιδραστηρίου, είναι απαραίτητο να προσδιοριστούν τα γραμμομόρια του AgNO₃ και BaCl₂ που υπάρχουν στην αντίδραση.

Πύλες του AgNO₃

Μοριακό βάρος 169,9 g / mol

Μάζα = 62,4 g

Αριθμός μορίων = 62,4 g / (169,9 g / mol)

0,367 γραμμομόρια

Πύλες του BaCl₂

Μοριακό βάρος = 208,9 g / mol

Μάζα = 53,1 g

Αριθμός μορίων = 53,1 g / (208,9 g / mol)

0.254 moles

Προσδιορισμός των ποσοστών μεταξύ του αριθμού των γραμμομορίων των αντιδραστηρίων και των στοιχειομετρικών συντελεστών τους.

Για το AgNO₃ = 0,367 moles / 2 moles

Αναλογία = 0,184

Για το BaCl₂ = 0.254 moles / 1 mol

Αναλογία = 0.254

Με βάση τη Μέθοδο 1, η αξία των κλάδων επιτρέπει την ταυτοποίηση του AgNO₃ ως περιοριστικό αντιδραστήριο.

Υπολογισμός της περίσσειας της μάζας του αντιδραστηρίου

Η στοιχειομετρική ισορροπία της αντίδρασης δείχνει ότι 2 γραμμομόρια AgNO₃ αντιδρά με 1 γραμμομόριο BaCl_2.

Πύλες του BaCl₂= (0,367 moles AgNO₃) χ (1 mol BaCl₂/ 2 γραμμομόρια AgNO₃)

0.1835 moles BaCl₂

Και οι μύες του BaCl₂ που δεν παρενέβη στην αντίδραση, δηλαδή ότι είναι υπερβολικές είναι:

0.254 moles - 0.1835 moles = 0.0705 moles

Μάζα BaCl₂ σε περίσσεια:

0,0705 moles χ 208,9 g / mol = 14,72 g

Περίληψη:

Αντιδραστήριο σε περίσσεια: BaCl₂

Υπερβολική μάζα: 14,72 g

Υπολογισμός των γραμμαρίων του AgCl που παράγεται στην αντίδραση

Για τον υπολογισμό της μάζας των προϊόντων, οι υπολογισμοί γίνονται με βάση το περιοριστικό αντιδραστήριο.

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

52,48 g

Αναφορές

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Χημεία (8η έκδοση). CENGAGE Μάθηση.
2. Flores J. (2002). Χημεία Συντάκτης Santillana
3. Wikipedia. (2018). Περιορισμός αντιδραστηρίου: en.wikipedia.org
4. Shah S. (21 Αυγούστου 2018). Περιορισμός αντιδραστηρίων. Χημεία LibreTexts. Ανακτήθηκε από: chem.libretexts.org
5. Παραδείγματα αντιδραστηρίων περιορισμού στοιχειομετρίας. Ανακτήθηκε από: chemteam.info
6. Πανεπισ (2005). Περιορισμός αντιδραστηρίων. Ανακτήθηκε από: chemistry.wustl.edu