KORLÁTOZÓ ÉS FELESLEGES REAGENS: HOGYAN KELL KISZÁMÍTANI ÉS PÉLDÁK - KÉMIA - 2026

A korlátozó reagens teljes mértékben elfogyasztódik, és meghatározza, hogy a termékmennyiség mennyi kémiai reakcióban képződik; míg a felesleges reagens olyan, amely nem reagál teljesen a korlátozó reagens elfogyasztása után.

Számos reakcióban fölösleges reagenst keresnek annak biztosítása érdekében, hogy az összes érdeklődésre számot tartó reagens reagáljon. Például, ha A reagál B-val és C képződik, és kívánatos, hogy A teljesen reagáljon, többlet B-t adunk hozzá. Ugyanakkor a szintézis és a tudományos és gazdasági kritériumok határozzák meg, hogy A feleslegének megfelelő-e. vagy B.

Vegyészkémiai laboratóriumi kutató folyadék

A korlátozó reagens meghatározza a kémiai reakcióban képződő termék mennyiségét. Ezért ha tudjuk, hogy az A mennyi reagált, azonnal meghatározzuk, mennyi a képződött C. A reagensfelesleg soha nem tárja fel a képződött termék mennyiségét.

Mi van, ha mind A, mind a B fogyasztásra kerül a reakcióban? Ezután az A és B ekvimoláris keverékéről beszélünk. A gyakorlatban azonban nem könnyű feladat annak biztosítása, hogy az összes reagens azonos számú moldal vagy ekvivalensrel rendelkezzen; Ebben az esetben a kettő közül az egyik, az A vagy a B felhasználható a C mennyiségének kiszámításához.

Hogyan számolják a korlátozó és felesleges reagenseket?

A reakcióban részt vevő korlátozó reagens mennyiségének meghatározására és kiszámítására számos módszer létezik. A kiszámítás után a többi reagens feleslegben van.

Az alábbiakban ismertetett módszer, amely lehetővé teszi annak meghatározását, amely a korlátozó reagens, a reagensek és a sztöchiometrikus arány összehasonlítása alapján.

1. módszer

A kémiai reakciót a következőképpen lehet felvázolni:

aX + bY => cZ

Ahol X, Y és Z jelentése az egyes reagensek és termékek molszámát. Míg a, b és c jelentik sztöchiometrikus együtthatóikat, amelyek a reakciók kémiai egyensúlyából származnak.

Ha az (X / a) és az (Y / b) hányadost kapjuk, akkor az alsó hányaddal rendelkező reagens a korlátozó reagens.

A feltüntetett arányok kiszámításakor meghatározzuk a reakcióban jelenlévő molok (X, Y és Z) és a reakcióban részt vevõ molok száma közötti összefüggést, amelyet az (a és b) reagensek sztöchiometrikus együtthatói mutatnak.

Ezért minél alacsonyabb a reagensre megadott hányados, annál nagyobb a reagens hiánya a reakció befejezéséhez; és ezért a korlátozó reagens.

Példa

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

3 g SiO _2-t (szilícium-oxid) reagáltatunk 4,5 g C-vel (szén).

SiO ₂ moljai

Tömeg = 3 g

Molekulatömeg = 60 g / mol

SiO ₂ mólszám = 3 g / (60 g / mol)

0,05 mol

C moláris száma

Tömeg = 4,5 g

Atomsúly = 12 g / mol

C mólszám C = 4,5 g / (12 g / mol)

0,375 mól

Hányados a reagensek molszáma és sztöchiometrikus együtthatói között:

A SiO ₂ = 0,05 mol / 1 mol

Hányados = 0,05

C = 0,375 mol / 3 mol

Hányados = 0,125

A hányadosok összehasonlítása alapján megállapítható, hogy a korlátozó reagens SiO ₂.

2. módszer

Az előző reakcióban kiszámítják a keletkező SiC tömegét, ha 3 g SiO _2- t és 4,5 g C-t használnak

(3 g SiO ₂) x (1 mól 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

Tehát, több SiC (szilícium-karbid) lenne előállítható, ha a reakció kialakult fogyasztásával összes szén, mint a termelt mennyiség fogyasztásával összes SiO ₂. Összefoglalva, a SiO ₂ a korlátozó reagens, mivel ha az összes C felesleg elfogy, akkor több SiC képződik.

Példák

- 1. példa

0,5 mól alumínium reagáltatása 0,9 mól klórral (Cl ₂) aluminium-klorid (AlCl ₃) képződésévé válik: Mi a korlátozó reagens és mi a reagensfelesleg? Számítsuk ki a korlátozó reagens és a reagensfelesleg tömegét

2 Al (s) + 3 Cl ₂ (g) => 2 AlCl ₃ (s)

1. módszer

A reagensek moljai és a sztöchiometrikus együtthatók hányadosa a következő:

Alumínium esetén = 0,5 mol / 2 mol

Alumínium hányados = 0,25

A Cl ₂ = 0,9 mól / 3 mól

Cl ₂ hányados = 0,3

Ezután a korlátozó reagens alumínium.

Hasonló következtetésre jutunk, ha meghatározzuk azokat a klóramólokat, amelyek a 0,5 mol alumíniummal való kombinációhoz szükségesek.

Mol Cl ₂ = (0,5 mól A) x (3 mol Cl ₂ /2 mól az A)

0,75 mol Cl ₂

Ezután van egy felesleges a Cl ₂: 0,75 mól szükséges, hogy reagáljon az alumínium, és 0,9 mol vannak jelen. Ezért van 0,15 mol Cl2 felesleg .

Megállapítható, hogy a korlátozó reagens alumínium

A reagensek tömegének kiszámítása

A reagens tömegének korlátozása:

Alumínium tömege = 0,5 mól Al x 27 g / mól

13,5 g.

Az Al atomtömege 27 g / mol.

A reagensfelesleg tömege:

0,15 mol Cl ₂ maradt

Tömege feleslegben Cl ₂ = 0,15 mol Cl ₂ x 70 g / mol

10,5 g

- 2. példa

A következő egyenlet az ezüst-nitrát és a bárium-klorid reakcióját vizes oldatban mutatja be:

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

E szerint a egyenletet, ha egy oldatot tartalmazó 62.4g AgNO ₃ összekeverjük egy olyan oldattal, amely 53,1 g BaCI ₂: a) Mi a határ-reagens? b) Hány reagens nem reagál? c) Hány gramm AgCl képződött?

Molekulatömeg:

-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. módszer

Alkalmazni 1. módszer, amely lehetővé teszi azonosítását a limitáló reagens, szükséges, hogy meghatározzuk a mól AgNO ₃ és BaCI ₂ jelen a reakcióban.

AgNO ₃ moljai

Molekulatömeg 169,9 g / mol

Tömeg = 62,4 g

Anyagok száma = 62,4 g / (169,9 g / mol)

0,377 mól

BaCl ₂ moljai

Molekulatömeg = 208,9 g / mol

Tömeg = 53,1 g

Anyagok száma = 53,1 g / (208,9 g / mol)

0,254 mol

A reagensek molszáma és sztöchiometrikus együtthatói közötti hányadosok meghatározása.

A AgNO ₃ = 0,367 mol / 2 mol

Hányados = 0,184

A BaCI ₂ = 0,254 mol / 1 mol

Hányados = 0,254

Az 1. módszer alapján az arányok lehetővé teszik az AgNO ₃ azonosítását korlátozó reagensként.

A reagensfelesleg tömegének kiszámítása

A sztöchiometrikus egyensúly a reakció azt mutatja, hogy 2 mól AgNO ₃ reagál 1 mól BaCI _2.

Mol BaCI ₂ = (0,367 mól AgNO ₃) x (1 mol BaCI ₂ /2 mól AgNO ₃)

0,1835 mol BaCI ₂

És a BaCl ₂ moljai, amelyek nem beavatkoztak a reakcióba, azaz túlzott mértékűek, a következők:

0,254 mol - 0,1835 mol = 0,0705 mol

A BaCl ₂ tömege meghaladja:

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

Összefoglaló:

Túlzott reagens: BaCl ₂

Túlzott tömeg: 14,72 g

A reakcióban előállított AgCl grammjának kiszámítása

A termékek tömegének kiszámításához a számításokat a korlátozó reagens alapján végezzük.

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

Irodalom

1. Whitten, Davis, Peck és Stanley. (2008). Kémia. (8. kiadás). CENGAGE Tanulás.
2. Flores J. (2002). Kémia. Santillana Editorial
3. Wikipedia. (2018). Korlátozó reagens: en.wikipedia.org
4. Shah S. (2018. augusztus 21.). A reagensek korlátozása. Kémia LibreTexts. Helyreállítva: chem.libretexts.org
5. A reagenst korlátozó sztöchiometria példák. Helyreállítva: chemteam.info
6. Washingtoni Egyetem. (2005). A reagensek korlátozása. Helyreállítva: chemistry.wustl.edu