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Come calcolare il reagente limitante di una reazione chimica

Scienza
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Raramente si verificano reazioni chimiche quando esattamente la giusta quantità di reagenti reagirà insieme per formare prodotti. Un reagente verrà esaurito prima che un altro si esaurisca. Questo reagente è noto come reagente limitante.

Strategia

Questa è una strategia da seguire quando si determina quale reagente è il reagente limitante.
Considera la reazione:
2 ore2(g) + O2(g) → 2 H2O (l)
Se 20 grammi di H.2 il gas viene fatto reagire con 96 grammi di O2 gas,

  • Quale reagente è il reagente limitante?
  • Quanta parte del reagente in eccesso rimane?
  • Quanto H2O viene prodotto?

Per determinare quale reagente è il reagente limitante, determinare innanzitutto la quantità di prodotto che verrebbe formata da ciascun reagente se tutto il reagente fosse consumato. Il reagente che costituisce la minima quantità di prodotto sarà il reagente limitante.

Calcola la resa di ciascun reagente.

I rapporti molari tra ciascun reagente e il prodotto sono necessari per completare il calcolo:
Il rapporto molare tra H2 e H.2O è 1 mol H2/ 1 mol H2O
Il rapporto molare tra O2 e H.2O è 1 mol O2/ 2 mol H2O
Sono inoltre necessarie le masse molari di ciascun reagente e prodotto:
massa molare di H2 = 2 grammi
massa molare di O2 = 32 grammi
massa molare di H2O = 18 grammi
Quanto H2O è formata da 20 grammi di H.2?
grammi H2O = 20 grammi H2 x (1 mol H2/ 2 g H2) x (1 mol H2O / 1 mol H2) x (18 g H.2O / 1 mol H2O)
Tutte le unità tranne grammi H2O annulla, lasciando
grammi H2O = (20 x 1/2 x 1 x 18) grammi H2O
grammi H2O = 180 grammi H2O
Quanto H2O è formato da 96 grammi O2?
grammi H2O = 20 grammi H2 x (1 mol O2/ 32 g O2) x (2 mol H2O / 1 mol O2) x (18 g H.2O / 1 mol H2O)
grammi H2O = (96 x 1/32 x 2 x 18) grammi H2O
grammi H2O = 108 grammi O2O

Molto più acqua si forma da 20 grammi di H2 di 96 grammi di O2. L'ossigeno è il reagente limitante. Dopo 108 grammi di H.2O forme, la reazione si ferma. Per determinare la quantità di eccesso di H2 rimanente, calcola quanto H2 è necessario per produrre 108 grammi di H.2O.
grammi H2 = 108 grammi H2O x (1 mol H2O / 18 grammi H2O) x (1 mol H2/ 1 mol H2O) x (2 grammi H2/ 1 mol H2)
Tutte le unità tranne grammi H2 annullare, lasciando
grammi H2 = (108 x 1/18 x 1 x 2) grammi H2
grammi H2 = (108 x 1/18 x 1 x 2) grammi H2
grammi H2 = 12 grammi H2
Ci vogliono 12 grammi di H.2 per completare la reazione. L'importo rimanente è
grammi rimanenti = grammi totali - grammi utilizzati
grammi rimanenti = 20 grammi - 12 grammi
grammi rimanenti = 8 grammi
Ci saranno 8 grammi di eccesso di H.2 gas alla fine della reazione.
Ci sono abbastanza informazioni per rispondere alla domanda.
Il reagente limitante era O2.
Ci saranno 8 grammi di H.2 residuo.
Ci saranno 108 grammi di H.2O formato dalla reazione.

Trovare il reagente limitante è un esercizio relativamente semplice. Calcola la resa di ciascun reagente come se fosse completamente consumato. Il reagente che produce la minima quantità di prodotto limita la reazione.

Di Più

Per ulteriori esempi, vedere Problema con esempio di reagente limitante e Problema di reazione chimica con soluzione acquosa. Metti alla prova le tue nuove abilità rispondendo alle domande del test sulla resa teorica e sulla reazione limitante.

fonti

  • Vogel, A. I .; Tatchell, A. R .; Furnis, B. S .; Hannaford, A. J .; Smith, P. W. G. Manuale di chimica organica pratica di Vogel, 5a edizione. Pearson, 1996, Essex, Regno Unito.
  • Whitten, K.W., Gailey, K.D. e Davis, R.E. Chimica generale, 4a edizione. Saunders College Publishing, 1992, Filadelfia.
  • Zumdahl, Steven S. Principi chimici, 4a edizione. Houghton Mifflin Company, 2005, New York.
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