REACTIV DE LIMITARE ȘI EXCES: MODUL DE CALCULARE ȘI EXEMPLE - CHIMIE - 2025

Reactivul de limitare este una care este complet consumată și determină modul în care sunt formate în masă mare de produse într - o reacție chimică; în timp ce reactivul în exces este unul care nu reacționează complet după ce a consumat reactivul limitativ.

În multe reacții, se caută un exces de reactiv pentru a se asigura că reacționează tot reactivul de interes. De exemplu, dacă A reacționează cu B pentru a produce C și se dorește ca A să reacționeze complet, se adaugă un exces de B. Cu toate acestea, sinteza și criteriile științifice și economice sunt cele care decid dacă un exces de A este adecvat. sau B.

Chimist Chimist Laborator de cercetare chimie

Reactivul limitant determină cantitatea de produs care se poate forma în reacția chimică. Prin urmare, dacă se știe cât de mult a reacționat A., se determină imediat cât a fost format C. În excesul de reactant nu se dezvăluie niciodată cantitățile de produs formate.

Ce se întâmplă dacă ambele A și B sunt consumate în reacție? Apoi vorbim despre un amestec echimolar de A și B. În practică, totuși, nu este o sarcină ușoară să ne asigurăm că există un număr egal de alunițe sau echivalenți ai tuturor reactanților; În acest caz, oricare dintre cele două, A sau B, pot fi utilizate pentru a calcula cantitatea de C.

Cum se calculează reactanții limită și excesul?

Există mai multe modalități de a identifica și calcula cantitatea de reactiv care poate fi implicată în reacție. Odată calculat, ceilalți reactivi sunt în exces.

O metodă care permite identificarea care este reactivul limitativ, bazat pe compararea proporției reactivilor cu raportul stoechiometric, este cea descrisă mai jos.

Metoda 1

O reacție chimică poate fi conturată în felul următor:

aX + bY => cZ

Unde X, Y și Z reprezintă numărul de moli din fiecare reactant și produs. Între timp, a, b și c reprezintă coeficienții lor stoechiometrici, care rezultă din echilibrul chimic al reacțiilor.

Dacă se obțin coeficientul (X / a) și coeficientul (Y / b), reactantul cu coeficientul inferior este reactantul limitativ.

Când se calculează raporturile indicate, se stabilește relația dintre numărul de aluniți prezenți în reacție (X, Y și Z) și numărul de aluniți implicați în reacție, reprezentat de coeficienții stoichiometrici ai reactanților (a și b).

Prin urmare, cu cât este mai mic coeficientul indicat pentru un reactiv, cu atât este mai mare deficitul acelui reactiv pentru a completa reacția; și, prin urmare, este reactivul limitativ.

Exemplu

SiO ₂ (s) + 3 C (s) => SiC (s) + 2 CO ₂ (g)

3 g de SiO ₂ (oxid de siliciu) , reacționează cu 4,5 g de C (carbon).

Mole de SiO ₂

Masă = 3 g

Greutate moleculară = 60 g / mol

Numărul de moli de SiO ₂ = 3 g / (60g / mol)

0,05 moli

Numărul de aluniți de C

Masă = 4,5 g

Greutate atomică = 12 g / mol

Număr de aluniți de C = 4,5 g / (12g / mol)

0,375 alunițe

Quotient între numărul de moli al reactanților și coeficienții stoechiometrici ai acestora:

Pentru SiO ₂ = 0,05 mol / 1 mol

Ofertă = 0,05

Pentru C = 0,375 moli / 3 moli

Ofertă = 0,125

Din compararea valorilor coeficientii, se poate trage concluzia că reactantul limitativ este SiO ₂ .

Metoda 2

În reacția anterioară, masa produsă de SiC se calculează, când 3 g de SiO ₂ este folosit și când se utilizează 4,5 g C

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

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

Deci, mai SiC (carbură de siliciu) ar fi produs în cazul în care reacția a avut loc prin consumarea de carbon decât cantitatea produsă prin consumarea de SiO ₂ . In concluzie, SiO ₂ este reactiv limitativ, deoarece atunci când este consumat tot excesul de C, mai SiC ar fi generat.

Exemple

-Exemplul 1

0,5 moli de aluminiu reacționează cu 0,9 moli de clor (Cl ₂ ) în formă de clorură de aluminiu (AlCb ₃ ): Care este reactantul limitativ și care este excesul de reactant? Calculați masa reactivului limitativ și excesul de reactiv

2 Al (s) + 3 Cl ₂ (g) => 2 AlCb ₃ (s)

Metoda 1

Coeficienții dintre alunitele reactanților și coeficienții stoechiometrici sunt:

Pentru aluminiu = 0,5 moli / 2 moli

Coeficientul de aluminiu = 0,25

Pentru Cl ₂ = 0,9 moli / 3 moli

Cl ₂ câtul = 0,3

Apoi, reactivul limitant este aluminiu.

Se ajunge la o concluzie similară dacă se determină moliul de clor necesar să se combine cu 0,5 moli de aluminiu.

Molii de Cl ₂ = (0,5 mol din A) x (3 moli de Cl ₂ /2 moli A)

0,75 moli de CI ₂

Apoi , există un exces de Cl ₂ : 0,75 moli sunt necesare pentru a reacționa cu aluminiul, și 0,9 moli sunt prezente. Prin urmare, există un exces de 0,15 moli de Cl2 _.

Se poate concluziona că reactivul limitant este aluminiu

Calculul maselor reactanților

Limitarea masei reactivului:

Masa de aluminiu = 0,5 moli de Al x 27 g / mol

13,5 g.

Masa atomică a lui Al este 27g / mol.

Masa de reactiv excesiv:

0,15 moli de Cl ₂ au rămas

Masa de exces Cl ₂ = 0,15 moli CI ₂ x 70 g / mol

10,5 g

-Exemplul 2

Ecuația următoare reprezintă reacția dintre nitratul de argint și clorura de bariu în soluție apoasă:

2 AgNO ₃ (aq) + BaCl ₂ (aq) => 2 AgCl (s) + Ba (NO ₃ ) ₂ (aq)

Conform acestei ecuații, dacă se amestecă o soluție care conține 62,4 g de AgNO ₃ cu o soluție conținând 53,1 g BaCl ₂ : a) Care este reactivul limitativ? b) Câți dintre reactanți rămân nereazați? c) Câte grame de AgCl s-au format?

Greutăți moleculare:

-AgNO ₃ : 169,9g / mol

-BaCl ₂ : 208,9 g / mol

-AgCl: 144,4 g / mol

-Ba (NU ₃ ) ₂ : 261,9 g / mol

Metoda 1

Pentru a aplica metoda 1, care permite identificarea reactivului de limitare, este necesar să se determine moli de AgNO ₃ și BaCl ₂ prezent în reacție.

Mole de AgNO ₃

Greutate moleculară 169,9 g / mol

Masă = 62,4 g

Număr alunițe = 62,4 g / (169,9 g / mol)

0,367 alunițe

Molii de BaCl ₂

Greutate moleculară = 208,9 g / mol

Masă = 53,1 g

Număr de alunițe = 53,1 g / (208,9 g / mol)

0,254 alunițe

Determinarea coeficienților între numărul de aluniți ai reactanților și coeficienții stoechiometrici ai acestora.

Pentru AgNO ₃ = 0,367 moli / 2 moli

Ofertă = 0,184

Pentru BaCl ₂ = 0,254 moli / 1 mol

Ofertă = 0,254

Pe baza metodei 1, valoarea raporturilor permite identificarea AgNO ₃ ca reactiv limitant.

Calcularea masei excesului de reactiv

Echilibrul stoichiometric al reacției arată că 2 moli de AgNO ₃ reacționează cu 1 mol de BaCl _2.

Molii de BaCl ₂ = (0,367 moli de AgNO ₃ ) x (1 mol BaCl ₂ /2 moli de AgNC ₃ )

0.1835 moli de BaCl ₂

Și molii de BaCl ₂ care nu au intervenit în reacție, care este, care sunt în exces sunt:

0,254 moli - 0,1835 moli = 0,0705 moli

Masa de BaCl ₂ în exces:

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

Rezumat:

Excesul de reactiv: BaCl ₂

Masa în exces: 14,72 g

Calculul gramelor de AgCl produse în reacție

Pentru a calcula masa produselor, calculele se fac pe baza reactivului de limitare.

g AgCl = (62,4 g AgNO ₃ ) x (1 mol AgNO ₃ / 169,9 g) x (2 mol AgCl / 2 mol AgNO ₃ ) x (142,9 g / mol AgCl)

52,48 g

Referințe

1. Whitten, Davis, Peck și Stanley. (2008). Chimie. (Ediția a VIII-a). CENGAGE Învățare.
2. Flores J. (2002). Chimie. Editorial Santillana
3. Wikipedia. (2018). Reactivul de limitare: en.wikipedia.org
4. Shah S. (21 august 2018). Reactivi de limitare. Chimie LibreTexturi. Recuperat din: chem.libretexts.org
5. Exemple de reactiv de limitare a stochiometriei. Recuperat din: chemteam.info
6. Universitatea Washington. (2005). Reactivi de limitare. Recuperat din: chimie.wustl.edu