Berechnung des Grenzreaktanten einer chemischen Reaktion
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Chemische Reaktionen treten selten auf, wenn genau die richtige Menge an Reaktanten zusammen zu Produkten reagiert. Ein Reaktant wird verbraucht, bevor ein anderer ausgeht. Dieser Reaktant ist als limitierender Reaktant bekannt.
Strategie
Dies ist eine Strategie, die zu befolgen ist, wenn bestimmt wird, welcher Reaktant der limitierende Reaktant ist.
Betrachten Sie die Reaktion:
2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O (l)
Wenn 20 Gramm H2 Gas wird mit 96 g O umgesetzt2 Gas,
- Welcher Reaktant ist der limitierende Reaktant??
- Wie viel des überschüssigen Reaktanten verbleibt?
- Wie viel h2O wird erzeugt?
Um zu bestimmen, welcher Reaktant der limitierende Reaktant ist, bestimmen Sie zuerst, wie viel Produkt von jedem Reaktanten gebildet würde, wenn der gesamte Reaktant verbraucht wäre. Der Reaktant, der die geringste Produktmenge bildet, ist der limitierende Reaktant.
Berechnen Sie die Ausbeute jedes Reaktanten.
Die Molverhältnisse zwischen jedem Reaktanten und dem Produkt werden benötigt, um die Berechnung abzuschließen:
Das Molverhältnis zwischen H2 und H2O ist 1 mol H2/ 1 mol H2Ö
Das Molverhältnis zwischen O2 und H2O ist 1 mol O.2/ 2 mol H2Ö
Die Molmassen der einzelnen Reaktanten und Produkte werden ebenfalls benötigt:
Molmasse von H2 = 2 g
Molmasse von O2 = 32 g
Molmasse von H2O = 18 g
Wie viel h2O wird aus 20 g H gebildet2?
Gramm H2O = 20 g H2 x (1 mol H2/ 2 g H2) x (1 mol H2O / 1 mol H2) x (18 g H2O / 1 mol H2Ö)
Alle Einheiten außer Gramm H2O annullieren, verlassen
Gramm H2O = (20 · 1/2 · 1 · 18) Gramm H2Ö
Gramm H2O = 180 g H2Ö
Wie viel h2O wird aus 96 Gramm O gebildet2?
Gramm H2O = 20 g H2 x (1 mol O2/ 32 g O.2) x (2 mol H2O / 1 mol O.2) x (18 g H2O / 1 mol H2Ö)
Gramm H2O = (96 · 1/32 · 2 · 18) Gramm H2Ö
Gramm H2O = 108 Gramm O.2Ö
Aus 20 g H wird viel mehr Wasser gebildet2 als 96 Gramm O2. Sauerstoff ist der limitierende Reaktant. Nach 108 g H2O bildet, stoppt die Reaktion. Um die Menge des Überschusses H zu bestimmen2 Rest berechnen, wie viel H2 wird benötigt, um 108 Gramm H zu produzieren2Ö.
Gramm H2 = 108 g H2O x (1 mol H2O / 18 Gramm H2O) x (1 mol H2/ 1 mol H2O) x (2 g H2/ 1 mol H2)
Alle Einheiten außer Gramm H2 aufheben, verlassen
Gramm H2 = (108 × 1/18 × 1 × 2) Gramm H2
Gramm H2 = (108 × 1/18 × 1 × 2) Gramm H2
Gramm H2 = 12 g H2
Es dauert 12 Gramm H2 um die Reaktion zu vervollständigen. Der verbleibende Betrag ist
verbleibende Gramm = Gesamtgramm - verwendetes Gramm
verbleibende Gramm = 20 Gramm - 12 Gramm
verbleibende Gramm = 8 Gramm
Es wird 8 Gramm überschüssiges H geben2 Gas am Ende der Reaktion.
Es gibt genügend Informationen, um die Frage zu beantworten.
Der limitierende Reaktant war O.2.
Es werden 8 Gramm H sein2 verbleibend.
Es wird 108 Gramm H geben2O gebildet durch die Reaktion.
Das Auffinden des limitierenden Reaktanten ist eine relativ einfache Aufgabe. Berechnen Sie die Ausbeute jedes Reaktanten, als wäre er vollständig verbraucht. Der Reaktant, der die geringste Produktmenge erzeugt, begrenzt die Reaktion.
Mehr
Weitere Beispiele finden Sie unter Problem mit einschränkenden Reaktanten und Problem mit der chemischen Reaktion in wässriger Lösung. Testen Sie Ihre neuen Fähigkeiten, indem Sie die Fragen zum theoretischen Ertrag und zur Reaktionsbeschränkung beantworten.
Quellen
- Vogel, A. I .; Tatchell, A. R .; Furnis, B. S .; Hannaford, A. J .; Smith, P. W. G. Vogels Lehrbuch für Praktische Organische Chemie, 5. Auflage. Pearson, 1996, Essex, UK.
- Whitten, K. W., Gailey, K.D. und Davis, R.E.. Allgemeine Chemie, 4. Auflage. Saunders College Publishing, 1992, Philadelphia.
- Zumdahl, Steven S. Chemische Prinzipien, 4. Auflage. Houghton Mifflin Company, 2005, New York.
