น้ำยา จำกัด และเกินคืออะไร? วิธีคำนวณและตัวอย่าง



น้ำยา จำกัด คือสิ่งที่ถูกบริโภคอย่างสมบูรณ์และกำหนดจำนวนของผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยาเคมี ในขณะที่รีเอเจนต์ส่วนเกินเป็นสารที่ไม่ตอบสนองอย่างสมบูรณ์หลังจากรีเอเจนต์ที่ จำกัด ได้ถูกใช้ไปแล้ว.

ในปฏิกิริยาหลาย ๆ ครั้งส่วนใหญ่ของรีเอเจนต์ถูกค้นหาเพื่อให้แน่ใจว่ารีเอเจนต์ที่น่าสนใจทั้งหมดตอบสนอง ตัวอย่างเช่นถ้า A ทำปฏิกิริยากับ B เพื่อสร้าง C และเป็นที่ต้องการว่า A ทำปฏิกิริยาอย่างสมบูรณ์ส่วนเกินของ B จะถูกเพิ่มเข้ามาอย่างไรก็ตามการสังเคราะห์และเกณฑ์ทางวิทยาศาสตร์และเศรษฐศาสตร์เป็นสิ่งที่ตัดสินใจว่า A ส่วนเกินเหมาะสมหรือไม่ หรือของ B.

รีเอเจนต์ที่ จำกัด นั้นจะกำหนดปริมาณของผลิตภัณฑ์ที่สามารถเกิดขึ้นได้ในปฏิกิริยาเคมี ดังนั้นถ้าคุณรู้ว่าคุณมีปฏิกิริยาตอบสนองต่อ A เท่าใดคุณจะทราบได้ทันทีว่าเกิดจาก C มากน้อยเพียงใดรีเอเจนต์ส่วนเกินไม่แสดงปริมาณที่เกิดขึ้นจากผลิตภัณฑ์.

และถ้าพวกเขากินทั้ง A และ B ในปฏิกิริยา? จากนั้นเราพูดถึงส่วนผสมของ A และ B ในทางปฏิบัติมันไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีจำนวนโมลเท่ากันหรือเทียบเท่าของสารตั้งต้นทั้งหมด ในกรณีนั้นสามารถใช้ A หรือ B เพื่อคำนวณจำนวนที่เกิดขึ้นจาก C.

ดัชนี

  • 1 การ จำกัด และรีเอเจนต์ส่วนเกินคำนวณได้อย่างไร?
    • 1.1 วิธีที่ 1
    • 1.2 วิธีที่ 2
  • 2 ตัวอย่าง
    • 2.1 - ตัวอย่างที่ 1
    • 2.2 - ตัวอย่างที่ 2
  • 3 อ้างอิง

การ จำกัด และรีเอเจนต์ส่วนเกินคำนวณอย่างไร??

มีหลายวิธีในการระบุและคำนวณปริมาณของสารรีเอเจนต์ที่ จำกัด ซึ่งสามารถแทรกแซงปฏิกิริยา เมื่อคำนวณแล้วรีเอเจนต์อื่นจะเกิน.

วิธีการที่ช่วยให้สามารถระบุได้ว่าน้ำยาตัวใด จำกัด อยู่บนพื้นฐานของการเปรียบเทียบสัดส่วนของรีเอเจนต์ที่มีอัตราส่วนสโตอิชิเมทริกเป็นวิธีที่อธิบายไว้ด้านล่าง.

วิธีที่ 1

ปฏิกิริยาเคมีสามารถกำหนดในวิธีต่อไปนี้:

aX + bY => cZ

โดยที่ X, Y และ Z แสดงจำนวนโมลของแต่ละรีเอเจนต์และผลิตภัณฑ์ ในขณะที่ a, b และ c เป็นตัวแทนของสัมประสิทธิ์ stoichiometric เป็นผลมาจากความสมดุลทางเคมีของปฏิกิริยา.

หากได้ค่าหาร (X / a) และความฉลาด (Y / b) สารรีเอเจนต์ที่มีความฉลาดต่ำสุดคือรีเอเจนต์ที่ จำกัด.

เมื่อคำนวณอัตราส่วนที่ระบุความสัมพันธ์ระหว่างจำนวนโมลที่มีอยู่ในปฏิกิริยา (X, Y และ Z) และจำนวนโมลที่เกี่ยวข้องในการทำปฏิกิริยาโดยมีค่าสัมประสิทธิ์ stoichiometric ของสารตั้งต้น (a และ b).

ดังนั้นยิ่งหารด้วยรีเอเจนต์ต่ำกว่าสำหรับรีเอเจนต์ยิ่งมีการขาดของรีเอเจนต์นั้นเพื่อสรุปปฏิกิริยา และดังนั้นจึงเป็นน้ำยา จำกัด.

ตัวอย่าง

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

3 กรัมของ SiO จะทำปฏิกิริยา2 (ซิลิกอนออกไซด์) กับ 4.5 กรัมของ C (คาร์บอน).

โมลแห่ง SiO2

มวล = 3 กรัม

น้ำหนักโมเลกุล = 60 g / mol

จำนวนโมลของ SiO2 = 3g / (60g / mol)

0.05 โมล

จำนวนโมลของ C

มวล = 4.5 กรัม

น้ำหนักอะตอม = 12 g / mol

จำนวนโมลของ C = 4.5 g / (12g / mol)

0.375 โมล

อัตราส่วนระหว่างจำนวนโมลของสารตั้งต้นและค่าสัมประสิทธิ์ stoichiometric:

สำหรับ SiO2 = 0.05 โมล / 1 โมล

ความฉลาดทาง = 0.05

สำหรับ C = 0.375 โมล / 3 โมล

อัตราส่วน = 0.125

จากการเปรียบเทียบค่าของผลหารสามารถสรุปได้ว่าสารที่ จำกัด คือ SiO2.

วิธีที่ 2

มวลที่ผลิต SiC นั้นคำนวณจากปฏิกิริยาก่อนหน้านี้เมื่อใช้ 3 กรัมของ SiO2 และเมื่อคุณใช้ 4.5 กรัมของ C

(3 กรัม SiO)2) x (1 โมล SiO)2/ 60 กรัม SiO2) x (1 โมล SiC / 1 โมล SiO)2) X (40 กรัม SiC / 1 โมล SiC) = 2 กรัม SiC

(4.5 g C) x (3 mol C / 36 g C) x (1 mol ของ SiC / 3 mol ของ C) x (40 g SiC / 1 mol ของ SiC) = 5 กรัมของ SiC

จากนั้นจะสร้าง SiC (ซิลิกอนคาร์ไบด์) มากขึ้นหากปฏิกิริยาเกิดขึ้นโดยใช้คาร์บอนทั้งหมดที่ปริมาณที่ผลิตเมื่อ SiO ทั้งหมดถูกใช้ไป2. สรุปแล้ว SiO2 เป็นน้ำยาทดสอบที่ จำกัด เนื่องจาก C ส่วนเกินทั้งหมดจะถูกสร้างขึ้น SiC มากขึ้น.

ตัวอย่าง

-ตัวอย่างที่ 1

อลูมิเนียม 0.5 mol ทำปฏิกิริยากับคลอรีน 0.9 mol (Cl2) เพื่อสร้างอลูมิเนียมคลอไรด์ (AlCl3): รีเอเจนต์ที่ จำกัด และน้ำยารีเอเจนต์คืออะไร? คำนวณมวลของรีเอเจนต์ที่ จำกัด และรีเอเจนต์ส่วนเกิน

2 ที่ (s) + 3 Cl2(g) => 2 AlCl3(S)

วิธีที่ 1

อัตราส่วนระหว่างโมลของสารตั้งต้นและค่าสัมประสิทธิ์ของปริมาณสารสัมพันธ์คือ

สำหรับอลูมิเนียม = 0.5 โมล / 2 โมล

อัตราส่วนอลูมิเนียม = 0.25

สำหรับ Cl2 = 0.9 โมล / 3 โมล

อัตราส่วน Cl2 = 0.3

จากนั้นน้ำยาที่ จำกัด คืออลูมิเนียม.

ถึงข้อสรุปที่คล้ายกันหากมีการกำหนดโมลของคลอรีนที่จะต้องรวมกับอลูมิเนียม 0.5 โมล.

โมลของ Cl2 = (0.5 โมลของอัล) x (3 โมลของ Cl2/ 2 โมลของอัล)

0.75 โมลของ Cl2

จากนั้นมีส่วนเกินของ Cl2: 0.75 โมลจำเป็นต้องทำปฏิกิริยากับอลูมิเนียมและมีโมล 0.9 ตัว ดังนั้นจึงมีส่วนเกินของ 0.15 โมลของ Cl2.

สามารถสรุปได้ว่ารีเอเจนต์ที่ จำกัด คืออลูมิเนียม

การคำนวณมวลของสารตั้งต้น

สารรีเอเจนต์ที่ จำกัด :

อลูมิเนียมมวล = 0.5 โมลของ Al x 27 g / mol

13.5 กรัม.

มวลอะตอมของอัลคือ 27g / mol.

สารรีเอเจนต์ส่วนเกิน:

มันเหลือ 0.15 โมลของ Cl2

Cl Mass2 leftover = 0.15 moles Cl2 x 70 g / mol

10.5 กรัม

-ตัวอย่างที่ 2

สมการต่อไปนี้แสดงถึงปฏิกิริยาระหว่างซิลเวอร์ไนเตรตและแบเรียมคลอไรด์ในสารละลาย:

2 AgNO3 (ac) + BaCl2 (ac) => 2 AgCl (s) + Ba (ไม่3)2 (Aq)

ตามสมการนี้ถ้าวิธีการแก้ปัญหาที่มี 62.4g ของ AgNO3 ผสมกับสารละลายที่มีส่วนผสมของ BaCl 53.1 กรัม2: a) รีเอเจนต์ที่ จำกัด คืออะไร? b) รีเอเจนต์ยังคงไม่ตอบสนองกี่ชุด? c) AgCl เกิดขึ้นกี่กรัม?

น้ำหนักโมเลกุล:

-Agno3: 169.9g / mol

-BaCl2: 208.9 g / mol

-AgCl: 143.4 g / mol

-บา (ไม่3)2: 261.9 g / mol

วิธีที่ 1

ในการใช้วิธีที่ 1 ซึ่งอนุญาตการระบุรีเอเจนต์ที่ จำกัด มีความจำเป็นต้องพิจารณาโมลของ AgNO3 และ BaCl2 อยู่ในปฏิกิริยา.

โมลของ AgNO3

น้ำหนักโมเลกุล 169.9 g / mol

มวล = 62.4 กรัม

จำนวนโมล = 62.4 g / (169.9 g / mol)

0.367 โมล

โมลของ BaCl2

น้ำหนักโมเลกุล = 208.9 g / mol

มวล = 53.1 กรัม

จำนวนโมล = 53.1 g / (208.9 g / mol)

0.254 โมล

การหาผลหารระหว่างจำนวนโมลของสารตั้งต้นกับค่าสัมประสิทธิ์ปริมาณสัมพันธ์.

สำหรับ AgNO3 = 0.367 โมล / 2 โมล

อัตราส่วน = 0.184

สำหรับ BaCl2 = 0.254 โมล / 1 โมล

อัตราส่วน = 0.254

ขึ้นอยู่กับวิธีที่ 1 มูลค่าของผลหารช่วยให้สามารถระบุ AgNO3 เป็นน้ำยาทดสอบที่ จำกัด.

การคำนวณมวลรีเอเจนต์ส่วนเกิน

ความสมดุลของปฏิกิริยาแสดงให้เห็นว่า 2 โมลของ AgNO3 ทำปฏิกิริยากับ BaCl 1 โมล2.

โมลของ BaCl2= (0.367 โมลของ AgNO3) x (1 mol BaCl2/ 2 โมลของ AgNO3)

0.1835 โมลของ BaCl2

และโมลของ BaCl2 ที่ไม่ได้เข้าไปแทรกแซงในปฏิกิริยานั่นคือพวกเขามีส่วนเกิน:

0.254 โมล - 0.1835 โมล = 0.0705 โมล

มวลชน BaCl2 เกิน:

0.0705 โมล x 208.9 กรัม / โมล = 14.72 กรัม

สรุป:

รีเอเจนต์เกิน: BaCl2

มวลมากเกินไป: 14.72 กรัม

การคำนวณกรัมของ AgCl ที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยา

ในการคำนวณมวลของผลิตภัณฑ์การคำนวณจะทำตามน้ำยาทดสอบที่ จำกัด.

g ของ AgCl = (62.4 g ของ AgNO3) x (1 mol AgNO3/ 169.9 g) x (2 mol AgCl / 2 mol AgNO3) x (142.9 g / mol AgCl)

52.48 กรัม

การอ้างอิง

  1. Whitten, Davis, Peck & Stanley (2008) เคมี (8th ed.) CENGAGE การเรียนรู้.
  2. ฟลอเรสเจ (2002) เคมี บรรณาธิการ Santillana
  3. วิกิพีเดีย (2018) น้ำยา จำกัด : en.wikipedia.org
  4. ชาห์เอส. (21 สิงหาคม 2018) รีเอเจนต์ที่ จำกัด เคมีเคมี ดึงมาจาก: chem.libretexts.org
  5. ตัวอย่างปริมาณรีเอเจนต์ ดึงมาจาก: chemteam.info
  6. มหาวิทยาลัยวอชิงตัน (2005) รีเอเจนต์ที่ จำกัด ดึงจาก: เคมี.wustl.edu