Limitarea și excesul de reactiv cât de calculat și exemple

reactiv limitativ Este cea care se consumă complet și determină câtă masă de produse se formează într-o reacție chimică; în timp ce excesul de reactiv este unul care nu reacționează complet după ce reactivul limitativ a fost consumat.

În multe reacții, se caută un exces de reactiv pentru a se asigura că reacționează tot reactivul de interes. De exemplu, dacă A reacționează cu B pentru a produce C și se dorește ca A să reacționeze complet, se adaugă un exces de B. Cu toate acestea, sinteza și criteriile științifice și economice sunt cele care decid dacă un exces de A este adecvat sau din B.

Reactivul limitativ determină cantitatea de produs care se poate forma în reacția chimică. Prin urmare, dacă se știe cât de mult a reacționat A, se determină imediat cât a fost format din C. Reactantul în exces nu dezvăluie niciodată cantitățile de produs formate..

Ce se întâmplă dacă atât reacția, cât și A sunt consumate? Apoi vorbim despre un amestec echimolar de A și B. În practică, totuși, nu este o sarcină ușoară să ne asigurăm că există un număr egal de moli sau echivalenți ai tuturor reactanților; În acest caz, oricare dintre cele două, A sau B, poate fi utilizat pentru a calcula cantitatea de C formată.

Indice articol

• 1 Cum se calculează reactivii limitativi și excesivi??
  • 1.1 Metoda 1
  • 1.2 Metoda 2
• 2 Exemple
  • 2.1 -Exemplul 1
  • 2.2 -Exemplul 2
• 3 Referințe

Cum se calculează reactanții limitativi și excesivi??

Există multe modalități de a identifica și calcula cantitatea de reactiv limitativ care poate fi implicată în reacție. Odată calculați, ceilalți reactivi sunt în exces.

O metodă care permite identificarea care este reactivul limitativ, bazată pe compararea proporției reactivilor cu raportul stoichiometric, este cea descrisă mai jos.

Metoda 1

O reacție chimică poate fi conturată după cum urmează:

aX + bY => cZ

Unde X, Y și Z reprezintă numărul de moli ai fiecărui reactant și produs. În timp ce, a, b și c reprezintă coeficienții lor stoichiometrici, rezultați din echilibrul chimic al reacțiilor.

Dacă se obține coeficientul (X / a) și coeficientul (Y / b), reactantul cu coeficientul inferior este reactantul limitativ.

Când se calculează coeficienții indicați, se stabilește relația dintre numărul de moli prezenți în reacție (X, Y și Z) și numărul de moli implicați în reacție, reprezentat de coeficienții stoichiometrici ai reactanților (a și b ).

Prin urmare, cu cât este mai mic coeficientul indicat pentru un reactiv, cu atât este mai mare deficitul acelui reactiv pentru a finaliza reacția; și, prin urmare, este reactantul limitativ.

Exemplu

da_Două(s) + 3 C (s) => SiC (s) + 2 CO_Două(g)

Se reacționează 3 g de SiO_Două (oxid de siliciu) cu 4,5 g de C (carbon).

Alunițe de SiO_Două

Masă = 3 g

Greutate moleculară = 60 g / mol

Numărul de moli de SiO_Două = 3g / (60g / mol)

0,05 moli

Numărul de moli de C

Masă = 4,5 g

Greutatea atomică = 12 g / mol

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

0,375 moli

Coeficientul dintre numărul de moli al reactanților și coeficienții stoichiometrici ai acestora:

Pentru SiO_Două = 0,05 moli / 1 mol

Coeficient = 0,05

Pentru C = 0,375 moli / 3 moli

Coeficient = 0,125

Din comparația valorilor coeficienților, se poate concluziona că reactantul limitativ este SiO_Două.

Metoda 2

Masa produsă de SiC este calculată din reacția anterioară, când se utilizează 3 g de SiO_Două și atunci când se utilizează 4,5 g de C

(3 g SiO_Două) x (1 mol SiO_Două/ 60 g SiO_Două) x (1 mol SiC / 1 mol SiO_Două) 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

Deci, s-ar produce mai mult SiC (carbură de siliciu) dacă reacția s-ar produce prin consumarea întregului carbon decât cantitatea produsă prin consumarea întregului SiO_Două. În concluzie, SiO_Două este reactivul limitativ, deoarece atunci când se consumă tot excesul de C, s-ar genera mai mult SiC.

Exemple

-Exemplul 1

0,5 moli de aluminiu reacționează cu 0,9 moli de clor (Cl_Două) pentru a forma clorură de aluminiu (AlCl₃): Care este reactantul limitativ și care este reactantul în exces? Calculați masa reactivului limitativ și a excesului de reactiv

2 Al (s) + 3 Cl_Două(g) => 2 AlCI₃(s)

Metoda 1

Coeficienții dintre molii reactanților și coeficienții stoichiometrici sunt:

Pentru aluminiu = 0,5 moli / 2 moli

Coeficient de aluminiu = 0,25

Pentru Cl_Două = 0,9 moli / 3 moli

Cl cocient_Două = 0,3

Apoi reactivul limitativ este aluminiu.

Se ajunge la o concluzie similară dacă sunt determinați moli de clor necesari pentru combinarea cu 0,5 moli de aluminiu.

Alunițe de Cl_Două = (0,5 moli de Al) x (3 moli de Cl_Două/ 2 moli de Al)

0,75 moli de Cl_Două

Apoi, există un exces de Cl_Două: 0,75 moli sunt necesari pentru a reacționa cu aluminiu, iar 0,9 moli sunt prezenți. Prin urmare, există un exces de 0,15 moli de Cl_Două.

Se poate concluziona că reactivul limitativ este aluminiu

Calculul maselor reactanților

Limitarea masei reactivului:

Masa de aluminiu = 0,5 moli de Al x 27 g / mol

13,5 g.

Masa atomică a lui Al este de 27g / mol.

Masa excesului de reactiv:

0,15 moli de Cl_Două

Cl masa_Două exces = 0,15 moli de Cl_Două x 70 g / mol

10,5 g

-Exemplul 2

Următoarea ecuație reprezintă reacția dintre azotatul de argint și clorura de bariu într-o soluție apoasă:

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

Conform acestei ecuații, dacă o soluție conține 62,4g de AgNO₃ se amestecă cu o soluție conținând 53,1 g BaCl_Două: a) Care este reactivul limitativ? b) Câți dintre reactanți rămân nereacți? c) Câte grame de AgCl s-au format?

Greutăți moleculare:

-AgNO₃: 169,9 g / mol

-BaCl_Două: 208,9 g / mol

-AgCI: 143,4 g / mol

-Baie₃)_Două: 261,9 g / mol

Metoda 1

Pentru a aplica metoda 1, care permite identificarea reactivului limitativ, este necesar să se determine moli de AgNO₃ și BaCl_Două prezent în reacție.

Moli AgNO₃

Greutate moleculară 169,9 g / mol

Masă = 62,4 g

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

0,367 moli

Aluniți de BaCl_Două

Greutate moleculară = 208,9 g / mol

Masă = 53,1 g

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

0,254 moli

Determinarea coeficienților dintre numărul de moli ai reactanților și coeficienții stoichiometrici ai acestora.

Pentru AgNO₃ = 0,367 moli / 2 moli

Coeficient = 0,184

Pentru BaCl_Două = 0,254 moli / 1 mol

Coeficient = 0,254

Pe baza metodei 1, valoarea raporturilor permite identificarea AgNO₃ ca reactiv limitativ.

Calculul masei excesului de reactiv

Bilanțul stoichiometric al reacției indică faptul că 2 moli de AgNO₃ reacționează cu 1 mol de BaCl_Două.

Aluniți de BaCl_Două= (0,367 moli de AgNO₃) x (1 mol BaCl_Două/ 2 moli de AgNO₃)

0,1835 moli de BaCl_Două

Și moli de BaCl_Două  care nu au intervenit în reacție, adică sunt în exces sunt:

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

Masa BaCl_Două în exces:

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

Relua:

Exces de reactiv: BaCl_Două

Masa în exces: 14,72 g

Calculul gramelor de AgCl produse în reacție

Pentru a calcula masa produselor, calculele se fac pe baza reactivului limitativ.

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

Referințe

1. Whitten, Davis, Peck și Stanley. (2008). Chimie. (Ed. A VIII-a). CENGAGE Învățare.
2. Flores J. (2002). Chimie. Editorial Santillana
3. Wikipedia. (2018). Reactiv limitativ: en.wikipedia.org
4. Shah S. (21 august 2018). Reactivi limitativi. Chimie LibreTexte. Recuperat de pe: chem.libretexts.org
5. Exemple de reactivi care limitează stoichiometria. Recuperat de la: chemteam.info
6. Universitatea din Washington. (2005). Reactivi limitativi. Recuperat de la: chemistry.wustl.edu