Beispiel für die Begrenzung des Reaktantenproblems

Eine ausgewogene chemische Gleichung zeigt die molaren Mengen an Reaktanten, die miteinander reagieren, um molare Mengen an Produkten zu erzeugen. In der realen Welt werden Reaktanten selten mit der genauen benötigten Menge zusammengebracht. Ein Reaktant ist vor den anderen vollständig aufgebraucht. Der zuerst verbrauchte Reaktant wird als limitierender Reaktant bezeichnet. Die anderen Reaktanten werden teilweise verbraucht, wenn die verbleibende Menge als "im Überschuss" angesehen wird. Dieses Beispielproblem zeigt ein Verfahren zur Bestimmung des Grenzreaktanten einer chemischen Reaktion.

Beispiel Problem

Natriumhydroxid (NaOH) reagiert mit Phosphorsäure (H₃PO₄) zu Natriumphosphat (Na₃PO₄) und Wasser (H₂O) durch die Reaktion:

• 3 NaOH (aq) + H₃PO₄(aq) → Na₃PO₄(aq) + 3 H₂O (l)

Wenn 35,60 g NaOH mit 30,80 g H umgesetzt werden₃PO₄,

• ein. Wie viele Gramm Na₃PO₄ sind geformt?
• b. Was ist der limitierende Reaktant??
• c. Wie viele Gramm des überschüssigen Reaktanten verbleiben, wenn die Reaktion abgeschlossen ist?

Nützliche Informationen:

• Molmasse von NaOH = 40,00 Gramm
• Molmasse von H₃PO₄ = 98,00 Gramm
• Molmasse von Na₃PO₄ = 163,94 g

Lösung

Um den Grenzreaktanten zu bestimmen, berechnen Sie die Produktmenge, die von jedem Reaktanten gebildet wird. Der Reaktant, der die geringste Produktmenge produziert, ist der limitierende Reaktant.

Um die Anzahl der Gramm Na zu bestimmen₃PO₄ gebildet:

• Gramm Na₃PO₄ = (Gramm Reaktant) x (Mol Reaktant / Molmasse Reaktant) x (Molverhältnis: Produkt / Reaktant) x (Molmasse Produkt / Molprodukt)

Menge an Na₃PO₄ gebildet aus 35,60 g NaOH

• Gramm Na₃PO₄ = (35,60 g NaOH) x (1 Mol NaOH / 40,00 g NaOH) x (1 Mol Na₃PO₄/ 3 mol NaOH) x (163,94 g Na₃PO₄/ 1 mol Na₃PO₄)
• Gramm Na₃PO₄ = 48,64 g

Menge an Na₃PO₄ gebildet aus 30,80 g H₃PO₄

• Gramm Na₃PO₄ = (30,80 g H₃PO₄) x (1 mol H₃PO₄/ 98,00 Gramm H₃PO₄) x (1 mol Na₃PO₄/ 1 mol H₃PO₄) x (163,94 g Na₃PO₄/ 1 mol Na₃PO₄)
• Gramm Na₃PO₄ = 51,52 g

Das Natriumhydroxid bildete weniger Produkt als die Phosphorsäure. Dies bedeutet, dass das Natriumhydroxid der limitierende Reaktant war und 48,64 g Natriumphosphat gebildet werden.

Um die Menge des verbleibenden überschüssigen Reaktanten zu bestimmen, wird die verwendete Menge benötigt.

• eingesetzter Reaktant = (gebildete Gramm Produkt) x (1 Mol Produkt / Molmasse Produkt) x (Molverhältnis Reaktant / Produkt) x (Molmasse Reaktant)
• Gramm H₃PO₄ verwendet = (48,64 g Na₃PO₄) x (1 mol Na₃PO₄/ 163,94 g Na₃PO₄) x (1 mol H₃PO₄/ 1 mol Na₃PO₄) x (98 g H₃PO₄/ 1 mol)
• Gramm H₃PO₄ verwendet = 29,08 Gramm

Diese Zahl kann verwendet werden, um die verbleibende Menge an überschüssigem Reaktanten zu bestimmen.

• Gramm H₃PO₄ verbleibend = anfängliches Gramm H₃PO₄ - Gramm H₃PO₄ benutzt
• Gramm H₃PO₄ verbleibend = 30,80 g - 29,08 g
• Gramm H₃PO₄ verbleibend = 1,72 Gramm

Antworten

Bei 35,60 g NaOH wird mit 30,80 g H umgesetzt₃PO₄,

• ein. 48,64 g Na₃PO₄ sind geformt.
• b. NaOH war der limitierende Reaktant.
• c. 1,72 g H₃PO₄ bei Fertigstellung bleiben.