Hvordan beregne begrensende reaktant for en kjemisk reaksjon

Bestemme den begrensende reaktanten

Maskot / Getty Images

Kjemiske reaksjoner forekommer sjelden når nøyaktig riktig mengde reaktanter vil reagere sammen for å danne produkter. En reaktant vil bli brukt opp før en annen går tom. Denne reaktanten er kjent som begrensende reaktant .

Strategi

Dette er en strategi å følge når du bestemmer hvilken reaktant er den begrensende reaktant .
Tenk på reaksjonen:
2 H_to(g) + O_to(g) → 2 H_toO(l)
Hvis 20 gram H_togass ​​omsettes med 96 gram O_togass,

• Hvilken reaktant er den begrensende reaktanten?
• Hvor mye av overflødig reaktant rester?
• Hvor mye H_toO produseres?

For å bestemme hvilken reaktant som er den begrensende reaktanten, må du først bestemme hvor mye produkt som ville blitt dannet av hver reaktant hvis all reaktanten ble konsumert. Reaktanten som danner minst mengde produkt vil være den begrensende reaktanten.

Beregn utbytte av hver reaktant .

De molforhold mellom hver reaktant og produktet er nødvendig for å fullføre beregningen:
Molforholdet mellom H_toog H_toO er 1 mol H_to/1 mol H_toO
Molforholdet mellom O_toog H_toO er 1 mol O_to/2 mol H_toO
De molare masser av hver reaktant og produkt er også nødvendig:
molar masse av H_to= 2 gram
molar masse av O_to= 32 gram
molar masse av H_toO = 18 gram
Hvor mye H_toO er dannet av 20 gram H_to?
gram H_toO = 20 gram H_tox (1 mol H_to/2 g H_to) x (1 mol H_toO/1 mol H_to) x (18 g H_toO/1 mol H_toO)
Alle enhetene unntatt gram H_toO avbryt, forlater
gram H_toO = (20 x 1/2 x 1 x 18) gram H_toO
gram H_toO = 180 gram H_toO
Hvor mye H_toO dannes av 96 gram O_to?
gram H_toO = 20 gram H_tox(1 mol O_to/32 g O_to) x (2 mol H_toO/1 mol O_to) x (18 g H_toO/1 mol H_toO)
gram H_toO = (96 x 1/32 x 2 x 18) gram H_toO
gram H_toO = 108 gram O_toO

Mye mer vann dannes fra 20 gram H_toenn 96 gram O_to. Oksygen er den begrensende reaktanten. Etter 108 gram H_toO dannes, reaksjonen stopper. For å bestemme mengden av overflødig H_togjenværende, beregne hvor mye H_toer nødvendig for å produsere 108 gram H_toO.
gram H_to= 108 gram H_toO x (1 mol H_toO/18 gram H_toO) x (1 mol H_to/1 mol H_toO) x ( 2 gram H_to/1 mol H_to)
Alle enhetene unntatt gram H_toavbryte, forlate
gram H_to= (108 x 1/18 x 1 x 2) gram H_to
gram H_to= (108 x 1/18 x 1 x 2) gram H_to
gram H_to= 12 gram H_to
Det tar 12 gram H_tofor å fullføre reaksjonen. Det gjenværende beløpet er
gram gjenværende = totalt gram - gram brukt
gram gjenværende = 20 gram - 12 gram
gram gjenværende = 8 gram
Det vil være 8 gram overflødig H_togass ​​ved slutten av reaksjonen.
Det er nok informasjon til å svare på spørsmålet.
Den begrensende reaktanten var O_to.
Det blir 8 gram H_togjenstående.
Det blir 108 gram H_toO dannet av reaksjonen.

Å finne den begrensende reaktanten er en relativt enkel øvelse. Beregn utbyttet av hver reaktant som om den var fullstendig oppbrukt. Reaktanten som produserer minst mengde produkt begrenser reaksjonen.

Mer

For flere eksempler, sjekk ut Eksempel på begrensende reaktantproblem og Vannholdig løsning kjemisk reaksjonsproblem . Test dine nye ferdigheter ved å svare Testspørsmål om teoretisk utbytte og begrensende reaksjon .

Kilder

• Vogel, A.I.; Tatchell, A.R.; Furnis, B.S.; Hannaford, A.J.; Smith, P.W.G. Vogels lærebok i praktisk organisk kjemi, 5. utgave. Pearson, 1996, Essex, U.K.
• Whitten, K.W., Gailey, K.D. og Davis, R.E. Generell kjemi, 4. utgave. Saunders College Publishing, 1992, Philadelphia.
• Zumdahl, Steven S. Kjemiske prinsipper , 4. utgave. Houghton Mifflin Company, 2005, New York.