Eksempel på begrensende reaktantproblem

EmirMemedovski / Getty Images

EN balansert kjemisk ligning viser molare mengder av reaktanter som vil reagere sammen for å produsere molare mengder av Produkter . I den virkelige verden bringes reaktanter sjelden sammen med den nøyaktige mengden som trengs. En reaktant vil bli fullstendig brukt opp før de andre. Reaktanten som ble brukt først er kjent som begrensende reaktant . De andre reaktantene er delvis konsumert der den gjenværende mengden anses som 'i overkant'. Dette eksempelproblemet viser en metode for å bestemme den begrensende reaktanten til en kjemisk reaksjon.

Eksempel på problem

Natriumhydroksid (NaOH) reagerer med fosforsyre (H₃ETTER₄) for å danne natriumfosfat (Na₃ETTER₄) og vann (H_toO) ved reaksjonen:

• 3 NaOH(aq) + H₃ETTER₄(aq) → Na₃ETTER₄(aq) + 3H_toO(l)

Hvis 35,60 gram NaOH omsettes med 30,80 gram H₃ETTER₄,

• en. Hvor mange gram Na₃ETTER₄dannes?
• b. Hva er den begrensende reaktanten?
• c. Hvor mange gram av overflødig reaktant er igjen når reaksjonen er fullført?

Nyttig informasjon:

• Molar masse NaOH = 40,00 gram
• Molar masse av H₃ETTER₄= 98,00 gram
• Molar masse av Na₃ETTER₄= 163,94 gram

Løsning

For å bestemme den begrensende reaktanten, beregne mengden produkt som dannes av hver reaktant. Reaktanten som produserer minst mengde produkt er den begrensende reaktanten.

For å bestemme antall gram Na₃ETTER₄formet:

• gram Na₃ETTER₄= (gram reaktant) x (mol reaktant/molar masse av reaktant) x (molforhold: produkt/reaktant) x (molar masse av produkt/mol produkt)

Mengde Na₃ETTER₄dannet av 35,60 gram NaOH

• gram Na₃ETTER₄= (35,60 g NaOH) x (1 mol NaOH/40,00 g NaOH) x (1 mol NaOH)₃ETTER₄/3 mol NaOH) x (163,94 g Na₃ETTER₄/1 mol Na₃ETTER₄)
• gram Na₃ETTER₄= 48,64 gram

Mengde Na₃ETTER₄dannet av 30,80 gram H₃ETTER₄

• gram Na₃ETTER₄= (30,80 g H₃ETTER₄) x (1 mol H₃ETTER₄/98,00 gram H₃ETTER₄) x (1 mol Na₃ETTER₄/1 mol H₃ETTER₄) x (163,94 g Na₃ETTER₄/1 mol Na₃ETTER₄)
• gram Na₃ETTER₄= 51,52 gram

Natriumhydroksidet dannet mindre produkt enn fosforsyren. Dette betyr at natriumhydroksidet var den begrensende reaktanten og det dannes 48,64 gram natriumfosfat.

For å bestemme mengden av overflødig reaktant gjenværende, er mengden som er brukt nødvendig.

• gram reaktant brukt = (gram dannet produkt) x (1 mol produkt/molar masse produkt) x ( molforhold av reaktant/produkt) x (molar masse av reaktant)
• gram H₃ETTER₄brukt = (48,64 gram Na₃ETTER₄) x (1 mol Na₃ETTER₄/163,94 g Na₃ETTER₄) x (1 mol H₃ETTER₄/1 mol Na₃ETTER₄) x (98 g H₃ETTER₄/1 mol)
• gram H₃ETTER₄brukt = 29,08 gram

Dette tallet kan brukes til å bestemme den gjenværende mengden av overflødig reaktant.

• Gram H₃ETTER₄gjenværende = innledende gram H₃ETTER₄- gram H₃ETTER₄brukt
• gram H₃ETTER₄gjenværende = 30,80 gram - 29,08 gram
• gram H₃ETTER₄gjenværende = 1,72 gram

Svar

Når 35,60 gram NaOH omsettes med 30,80 gram H₃ETTER₄,

• en. 48,64 gram Na₃ETTER₄er dannet.
• b. NaOH var den begrensende reaktanten.
• c. 1,72 gram H₃ETTER₄forbli ved ferdigstillelse.