Limitazione del problema con l'esempio dei reagenti

Un'equazione chimica bilanciata mostra le quantità molari di reagenti che reagiranno insieme per produrre quantità molari di prodotti. Nel mondo reale, i reagenti sono raramente riuniti con la quantità esatta necessaria. Un reagente sarà completamente esaurito prima degli altri. Il reagente usato per primo è noto come reagente limitante. Gli altri reagenti sono parzialmente consumati quando la quantità rimanente è considerata "in eccesso". Questo problema di esempio dimostra un metodo per determinare il reagente limitante di una reazione chimica.

Esempio di problema

L'idrossido di sodio (NaOH) reagisce con l'acido fosforico (H₃PO₄) per formare fosfato di sodio (Na₃PO₄) e acqua (H₂O) dalla reazione:

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

Se si reagiscono 35,60 grammi di NaOH con 30,80 grammi di H.₃PO₄,

• un. Quanti grammi di Na₃PO₄ sono formati?
• b. Qual è il reagente limitante?
• c. Quanti grammi di reagente in eccesso rimangono quando la reazione è completa?

Informazioni utili:

• Massa molare di NaOH = 40,00 grammi
• Massa molare di H.₃PO₄ = 98,00 grammi
• Massa molare di Na₃PO₄ = 163,94 grammi

Soluzione

Per determinare il reagente limitante, calcolare la quantità di prodotto formata da ciascun reagente. Il reagente che produce la minima quantità di prodotto è il reagente limitante.

Per determinare il numero di grammi di Na₃PO₄ formato:

• grammi Na₃PO₄ = (grammi di reagente) x (mole del reagente / massa molare del reagente) x (rapporto molare: prodotto / reagente) x (massa molare del prodotto / prodotto molare)

Quantità di Na₃PO₄ formata da 35,60 grammi di NaOH

• grammi 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)
• grammi di Na₃PO₄ = 48,64 grammi

Quantità di Na₃PO₄ formata da 30,80 grammi di H.₃PO₄

• grammi Na₃PO₄ = (30.80 g H₃PO₄) x (1 mol H₃PO₄/98,00 grammi H₃PO₄) x (1 mol Na₃PO₄/ 1 mol H₃PO₄) x (163,94 g Na₃PO₄/ 1 mol Na₃PO₄)
• grammi Na₃PO₄ = 51,52 grammi

L'idrossido di sodio ha prodotto meno prodotto dell'acido fosforico. Ciò significa che l'idrossido di sodio era il reagente limitante e si formano 48,64 grammi di fosfato di sodio.

Per determinare la quantità di reagente in eccesso rimanente, è necessaria la quantità utilizzata.

• grammi di reagente utilizzati = (grammi di prodotto formato) x (1 mol di prodotto / massa molare del prodotto) x (rapporto molare di reagente / prodotto) x (massa molare del reagente)
• grammi di H.₃PO₄ usato = (48,64 grammi di Na₃PO₄) x (1 mol Na₃PO₄/163,94 g Na₃PO₄) x (1 mol H₃PO₄/ 1 mol Na₃PO₄) x (98 g H.₃PO₄/ 1 mol)
• grammi di H.₃PO₄ usato = 29,08 grammi

Questo numero può essere utilizzato per determinare la quantità rimanente di reagente in eccesso.

• Grammi H₃PO₄ rimanente = grammi iniziali H₃PO₄ - grammi H₃PO₄ Usato
• grammi H₃PO₄ rimanente = 30,80 grammi - 29,08 grammi
• grammi H₃PO₄ rimanente = 1,72 grammi

Risposta

Quando si reagiscono 35,60 grammi di NaOH con 30,80 grammi di H.₃PO₄,

• un. 48,64 grammi di Na₃PO₄ sono formati.
• b. NaOH era il reagente limitante.
• c. 1,72 grammi di H.₃PO₄ rimanere al completamento.