Wat is het beperkende reagens en meer dan? hoe het wordt berekend en voorbeelden

de beperkende reagens is dat wat volledig wordt verbruikt en bepaalt hoeveel massa van producten worden gevormd in een chemische reactie; terwijl de overtollige reagens degene is die niet volledig reageert nadat het beperkende reagens is verbruikt.

Bij veel reacties wordt een overmaat van een reagens gezocht om ervoor te zorgen dat alle reagens van belang reageert. Als bijvoorbeeld A reageert met B naar C. produceren en willen volledig te reageren overmaat B. Echter, synthese en wetenschappelijke en economische criteria wordt toegevoegd, zijn degenen die beslissen of een overmaat A of van B.

Het beperkende reagens bepaalt de hoeveelheid product die kan worden gevormd in de chemische reactie. Daarom, als u weet hoeveel u van A hebt gereageerd, bepaalt u meteen hoeveel C is gevormd. Nooit onthult het overtollige reagens de hoeveelheden gevormd uit product..

En als ze zowel A als B in de reactie consumeren? Spreekt dan van een equimolair mengsel van A en B. In de praktijk echter, is niet gemakkelijk te zorgen dat er evenveel molen of equivalenten van de reagentia; in dat geval kan een van de twee, A of B, worden gebruikt om de hoeveelheid gevormd uit C te berekenen.

index

• 1 Hoe worden beperkende en overtollige reagentia berekend??
  • 1.1 Methode 1
  • 1.2 Methode 2
• 2 voorbeelden
  • 2.1 - Voorbeeld 1
  • 2.2 - Voorbeeld 2
• 3 referenties

Hoe worden beperkende en overtollige reagentia berekend??

Er zijn veel manieren om de hoeveelheid van het beperkende reagens die in de reactie kan ingrijpen te identificeren en te berekenen. Eenmaal berekend, zijn de andere reagentia in overmaat.

Een werkwijze om te bepalen welke het beperkende reagens, gebaseerd op de vergelijking van de verhouding van de reagentia met de stoichiometrische verhouding, die hieronder wordt beschreven.

Methode 1

Een chemische reactie kan op de volgende manier worden geschematiseerd:

aX + bY => cZ

Waar X, Y en Z het aantal mol van elk reagens en elk product voorstellen. Terwijl, a, b en c staan ​​voor hun stoichiometrische coëfficiënten, resulterend uit de chemische balans van de reacties.

Als het quotiënt (X / a) en het quotiënt (Y / b) worden verkregen, is dat reagens met het laagste quotiënt het beperkende reagens.

Wanneer de bovengenoemde verhoudingen worden berekend vestigt de relatie tussen het aantal mol in het reactiemengsel (X, Y en Z) en het aantal mol betrokken is bij de reactie, voorgesteld door de stoichiometrische coëfficiënten van de reactanten (a en b).

Daarom, hoe lager het quotiënt aangegeven voor een reagens, hoe groter het tekort van dat reagens zal zijn om de reactie te beëindigen; en daarom is het het beperkende reagens.

voorbeeld

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

Er wordt 3 g SiO omgezet₂ (siliciumoxide) met 4,5 g C (koolstof).

Mol SiO₂

Massa = 3 g

Molecuulgewicht = 60 g / mol

Aantal mol SiO₂ = 3 g / (60 g / mol)

0,05 mol

Aantal mollen van C

Massa = 4,5 g

Atoomgewicht = 12 g / mol

Aantal mol C = 4,5 g / (12 g / mol)

0.375 mol

Verhouding tussen het aantal mol van de reactanten en hun stoichiometrische coëfficiënten:

Voor de SiO₂ = 0,05 mol / 1 mol

Quotiënt = 0,05

Voor de C = 0,375 mol / 3 mol

Ratio = 0,125

Uit de vergelijking van de waarden van de quotiënten kan worden geconcludeerd dat het beperkende reagens SiO is₂.

Methode 2

De in massa geproduceerde SiC wordt berekend uit de vorige reactie wanneer 3 g SiO wordt gebruikt₂ en wanneer u de 4,5 g C gebruikt

(3 g SiO₂) x (1 mol SiO)₂/ 60 g SiO₂) x (1 mol SiC / 1 mol SiO)₂) X (40 g SiC / 1 mol SiC) = 2 g SiC

(4,5 g C) x (C3 mol / g 36 C) x (1 mol SiC / 3 mol C) x (40 g SiC / SiC 1 mol) = 5 g SiC

Dan zou meer SiC (siliciumcarbide) geproduceerd worden als de reactie optrad en alle koolstof verbruikte die de hoeveelheid produceerde toen al het SiO geconsumeerd was₂. Tot slot, de SiO₂ is het beperkende reagens, omdat alle overmaat C meer SiC zou worden gegenereerd.

Voorbeelden

-Voorbeeld 1

0,5 mol aluminium laat men reageren met 0,9 mol chloor (Cl₂) om aluminiumchloride (AlCl₃): Wat is het beperkende reagens en wat is het reagens in overmaat? Bereken de massa van het beperkende reagens en de overmaat reagens

2 At (s) + 3 Cl₂(g) => 2 AlCl₃(S)

Methode 1

De verhoudingen tussen de molen van de reactanten en de stoichiometrische coëfficiënten zijn:

Voor aluminium = 0,5 mol / 2 mol

Aluminiumverhouding = 0,25

Voor de Cl₂ = 0,9 mol / 3 mol

Cl-verhouding₂ = 0.3

Vervolgens is het beperkende reagens aluminium.

Een vergelijkbare conclusie wordt getrokken als men de molen chloor bepaalt die moet worden gecombineerd met de 0,5 mol aluminium.

Mollen Cl₂ = (0,5 mol Al) x (3 mol Cl₂/ 2 mol Al)

0,75 mol Cl₂

Dan is er een teveel aan Cl₂: 0,75 mol is nodig om te reageren met het aluminium en 0,9 mol is aanwezig. Daarom is er een overmaat van 0,15 mol Cl_2.

Er kan worden geconcludeerd dat het beperkende reagens aluminium is

Berekening van de reactantmassa's

Massa van beperkende reagens:

Aluminiummassa = 0,5 mol Al x 27 g / mol

13,5 g.

De atomaire massa van Al is 27 g / mol.

Massa van overtollige reagens:

Het liet 0,15 mol Cl achter₂

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

10,5 g

-Voorbeeld 2

De volgende vergelijking geeft de reactie weer tussen zilvernitraat en bariumchloride in waterige oplossing:

2 AgNO₃ (ac) + BaCl₂ (ac) => 2 AgCl (s) + Ba (NO₃)₂ (Aq)

Volgens deze vergelijking, als een oplossing die 62,4 g AgNO bevat₃ wordt gemengd met een oplossing die 53,1 g BaCl bevat₂: a) Wat is het beperkende reagens? b) Hoeveel reagentia blijven niet gereageerd? c) Hoeveel gram AgCl werd gevormd?

Molecuulgewichten:

-AgNO₃: 169,9 g / mol

-BaCl₂: 208,9 g / mol

-AgCl: 143,4 g / mol

-Ba (NO₃)₂: 261,9 g / mol

Methode 1

Voor het toepassen van methode 1, die de identificatie van het beperkende reagens mogelijk maakt, is het noodzakelijk om de mol van AgNO te bepalen₃ en BaCl₂ aanwezig in de reactie.

Mollen van AgNO₃

Molecuulgewicht 169,9 g / mol

Massa = 62,4 g

Aantal mol = 62,4 g / (169,9 g / mol)

0.367 mol

Mollen BaCl₂

Molecuulgewicht = 208,9 g / mol

Massa = 53.1 g

Aantal mol = 53,1 g / (208,9 g / mol)

0.254 mol

Bepaling van de quotiënten tussen het aantal mol van de reactanten en hun stoichiometrische coëfficiënten.

Voor de AgNO₃ = 0,367 mol / 2 mol

Ratio = 0.184

Voor de BaCl₂ = 0,254 mol / 1 mol

Ratio = 0,254

Gebaseerd op methode 1, maakt de waarde van de quotiënten het mogelijk om de AgNO te identificeren₃ als het beperkende reagens.

Berekening van de overmaat aan reagensmassa

De stoichiometrische balans van de reactie geeft aan dat 2 mol AgNO₃ reageren met 1 mol BaCl_2.

Mollen BaCl₂= (0,367 mol AgNO₃) x (1 mol BaCl₂/ 2 mol AgNO₃)

0.1835 mol BaCl₂

En de mollen van BaCl₂ die niet hebben ingegrepen in de reactie, dat wil zeggen, dat ze te veel zijn, zijn:

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

BaCl-massa₂ meer dan:

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

samenvatting:

Reagens in overmaat: BaCl₂

Massaoverschot: 14.72 g

Berekening van de gram AgCl geproduceerd in de reactie

Om de massa van de producten te berekenen, worden de berekeningen gemaakt op basis van het beperkende reagens.

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

referenties

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemie. (8e druk). CENGAGE Leren.
2. Flores J. (2002). Chemie. Redactioneel Santillana
3. Wikipedia. (2018). Beperkend reagens: en.wikipedia.org
4. Shah S. (21 augustus 2018). Beperkende reagentia. Chemie LibreTexts. Teruggeplaatst van: chem.libretexts.org
5. Stoichiometrie beperkende reagensvoorbeelden. Teruggeplaatst van: chemteam.info
6. Washington University. (2005). Beperkende reagentia. Teruggeplaatst van: chemistry.wustl.edu