Wissenschaft

Berechnung des Grenzreaktanten einer chemischen Reaktion

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 H 2 (g) + O 2 (g) → 2 H 2 O (l)
Wenn 20 g H 2 -Gas mit 96 g O 2 -Gas umgesetzt werden,

  • Welcher Reaktant ist der limitierende Reaktant?
  • Wie viel des überschüssigen Reaktanten bleibt übrig?
  • Wie viel H 2 O wird produziert?

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 H 2 und H 2 O beträgt 1 Mol H 2/1 Mol H 2 O
Das Molverhältnis zwischen O 2 und H 2 O beträgt 1 Mol O 2/2 mol H 2 O
Die Molmassen jedes Reaktanten und Produkts werden ebenfalls benötigt:
Molmasse von H 2=2 g
Molmasse von O 2=32 g
Molmasse von H 2 O=18 g
Wie viel H 2 O. wird aus 20 g H 2 gebildet ?
Gramm H 2 O=20 Gramm H 2 x (1 Mol H 2/2 g H 2 ) x (1 Mol H 2 O / 1 Mol H 2 ) x (18 g H 2 O / 1 Mol H 2 O)
Alle Einheiten außer Gramm H 2 O heben sich auf und lassen
Gramm H 2 O=(20 x 1/2 x 1 x 18) Gramm H 2 O
Gramm H 2 O=180 Gramm H 2 O
Wie viel H 2 O wird aus 96 Gramm gebildet O 2 ?
Gramm H 2 O=20 g H 2 x (1 mol O 2 /32 g O 2 ) x (2 mol H 2 O / 1 mol O 2 ) x (18 g H 2 O / 1 mol H 2 O)
g H 2 O=(96 × 1/32 × 2 × 18) Gramm H 2 O
Gramm H 2 O=108 Gramm O 2 O.

Aus 20 g H 2 entsteht viel mehr Wasser als aus 96 g O 2 . Sauerstoff ist der limitierende Reaktant. Nachdem sich 108 g H 2 O gebildet haben, stoppt die Reaktion. Um die verbleibende Menge an überschüssigem H 2 zu bestimmen , berechnen Sie, wie viel H 2 benötigt wird, um 108 g H 2 O zu produzieren .
Gramm H 2=108 g H 2 O x (1 Mol H 2 O / 18 g H 2 O) x (1 Mol H 2/1 Mol H 2 O) x ( 2 g. 2/1 mol H 2 )
Alle Einheiten außer Gramm H 2 heben sich auf, wobei
Gramm H 2=(108 × 1/18 × 1 × 2) übrig bleibt. Gramm H 2
Gramm H 2=(108 × 1/18 × 1 × 2) Gramm H 2
Gramm H 2=12 Gramm H 2
Es dauert 12 Gramm H 2 , um die Reaktion zu vervollständigen. Die verbleibende Menge ist
Gramm verbleibend=Gesamtgramm – Gramm verbrauchtes
Gramm verbleibendes Gramm=20 Gramm – 12 Gramm
verbleibendes Gramm=8 Gramm
Am Ende der Reaktion werden 8 Gramm überschüssiges H 2 -Gas vorhanden sein.
Es gibt genügend Informationen, um die Frage zu beantworten.
Der limitierende Reaktant war O 2 .
Es bleiben 8 Gramm H 2 übrig. Durch die Reaktion
werden 108 g H 2 O gebildet.

Das Finden des limitierenden Reaktanten ist eine relativ einfache Übung. Berechnen Sie die Ausbeute jedes Reaktanten so, als wäre er vollständig verbraucht. Der Reaktant, der die geringste Produktmenge produziert, begrenzt die Reaktion.

Mehr

Weitere Beispiele finden Sie unter Problem mit dem Beispiel des begrenzenden Reaktanten und Problem mit der chemischen Reaktion der wässrigen Lösung. Testen Sie Ihre neuen Fähigkeiten, indem Sie Fragen zum theoretischen Ertrag und zur Begrenzung des Reaktionstests beantworten  .

Quellen

  • Vogel, AI; Tatchell, AR; Furnis, BS; Hannaford, AJ; Smith, PWG Vogels Lehrbuch für Praktische Organische Chemie, 5. Auflage. Pearson, 1996, Essex, UK
  • Whitten, KW, Gailey, KD und Davis, RE General Chemistry, 4. Auflage. Saunders College Publishing, 1992, Philadelphia.
  • Zumdahl, Steven S. Chemische Prinzipien , 4. Auflage. Houghton Mifflin Company, 2005, New York.

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