Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

12.8: Визначення граничного реагенту

  • Page ID
    18951
  • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Брауні можуть бути обмежуючим реагентом
    Малюнок\(\PageIndex{1}\) (Кредит: люб'язно Рене Комета та Національний інститут раку; Джерело: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Brownie_%25281%2529.jpg(opens у новому вікні); Ліцензія: Громадське надбання)

    Хто прийде на вечерю?

    У вас є десять людей, які з'являються на званому обіді. Один з гостей приносить двадцять тістечок на десерт. Рішення про подачу десерту просте: на кожну тарілку кладуть по два тістечка. Якщо хтось хоче більше тістечок, їм доведеться почекати, поки вони підуть в магазин. Брауні вистачає лише на те, щоб у кожного було два.

    Визначення граничного реагенту

    У реальному світі кількість реагентів і продуктів, як правило, вимірюється масою або об'ємом. Спочатку необхідно перетворити задані величини кожного реагенту в молі, щоб виявити граничний реагент.

    Приклад\(\PageIndex{1}\): Determining the Limiting Reactant

    Срібний метал реагує з сіркою, утворюючи сульфід срібла відповідно до наступного збалансованого рівняння:

    \[2 \ce{Ag} \left( s \right) + \ce{S} \left( s \right) \rightarrow \ce{Ag_2S} \left( s \right)\nonumber \]

    Що таке граничний реагент\(50.0 \: \text{g} \: \ce{Ag}\) при реагуванні\(10.0 \: \text{g} \: \ce{S}\)?

    Рішення:
    Крок 1: Перерахуйте відомі величини та плануйте проблему.
    Відомий
    • Дано:\(50.0 \: \text{g} \: \ce{Ag}\)
    • Дано:\(10.0 \: \text{g} \: \ce{S}\)
    Невідомий
    • обмежуючий реагент

    Використовуйте атомні маси\(\ce{Ag}\) і\(\ce{S}\) для визначення кількості молей кожного присутнього. Потім використовуйте збалансоване рівняння, щоб обчислити кількість молів сірки, яка необхідна для реакції з кількістю присутніх молів срібла. Порівняйте цей результат з фактичною кількістю присутніх молів сірки.

    Крок 2: Вирішіть.

    Спочатку розрахуйте кількість родимок\(\ce{Ag}\) і\(\ce{S}\) присутніх:

    \[50.0 \: \text{g} \: \ce{Ag} \times \frac{1 \: \text{mol} \: \ce{Ag}}{107.87 \: \text{g} \: \ce{Ag}} = 0.464 \: \text{mol} \: \ce{Ag}\nonumber \]

    \[10.0 \: \text{g} \: \ce{S} \times \frac{1 \: \text{mol} \: \ce{S}}{32.07 \: \text{g} \: \ce{S}} = 0.312 \: \text{mol} \: \ce{S}\nonumber \]

    По-друге, знайдіть родимки\(\ce{S}\), які повинні були б реагувати з усім зазначеним\(\ce{Ag}\):

    \[0.464 \: \text{mol} \: \ce{Ag} \times \frac{1 \: \text{mol} \: \ce{S}}{2 \: \text{mol} \: \ce{Ag}} = 0.232 \: \text{mol} \: \ce{S} \: \text{(required)}\nonumber \]

    Кількість\(\ce{S}\) реально присутніх становить 0,312 моль. Кількість\(\ce{S}\), яка необхідна для повної реакції з усіма,\(\ce{Ag}\) становить 0,232 молі. Оскільки сірки присутня більше, ніж потрібно для реакції, сірка є надлишком реагенту. Тому срібло є обмежуючим реагентом.

    Крок 3: Подумайте про свій результат.

    Збалансоване рівняння вказує на те, що необхідне мольне відношення\(\ce{Ag}\) до\(\ce{S}\) дорівнює 2:1. Оскільки в початкових кількостях\(\ce{Ag}\) присутніх родимок не було вдвічі більше, це робить срібло обмежуючим реагентом.

    Є дуже важливий момент, який слід врахувати щодо попередньої проблеми. Незважаючи на те, що маса срібла, присутнього в реакції,\(\left( 50.0 \: \text{g} \right)\) була більшою за масу сірки\(\left( 10.0 \: \text{g} \right)\), срібло було обмежуючим реагентом. Це пов'язано з тим, що хіміки завжди повинні перетворюватися на молярні величини і враховувати мольне співвідношення із збалансованого хімічного рівняння.

    Існує ще один компонент, який слід визначити в граничній проблемі реагенту - кількість надлишкового реагенту, який залишиться після завершення реакції. Ми повернемося до зразкової проблеми вище, щоб відповісти на це питання нижче.

    Приклад\(\PageIndex{2}\): Determining the Amount of Excess Reactant Left Over

    Яка маса надлишкового реагенту, що залишається при\(50.0 \: \text{g} \: \ce{Ag}\) реагуванні з\(10.0 \: \text{g} \: \ce{S}\)?

    \[2 \ce{Ag} \left( s \right) + \ce{S} \left( s \right) \rightarrow \ce{Ag_2S} \left( s \right)\nonumber \]

    Рішення:
    Крок 1: Перерахуйте відомі величини та плануйте проблему.
    Відомий
    • Надлишок реагенту\(= 0.312 \: \text{mol} \: \ce{S}\) (з прикладу\(\PageIndex{1}\))
    • Необхідна кількість надлишкового реагенту\(= 0.232 \: \text{mol} \: \ce{S}\) (з прикладу\(\PageIndex{1}\))
    Невідомий
    • Маса надлишку реагенту, що залишилася після реакції =? г

    Відніміть кількість (в молі) надлишку реагенту, який буде реагувати з кількості, яка спочатку присутня. Перетворіть родимки в грами.

    Крок 2: Вирішіть.

    \[0.312 \: \text{mol} \: \ce{S} - 0.232 \: \text{mol} \: \ce{S} = 0.080 \: \text{mol} \: \ce{S} \: \text{(remaining after reaction)}\nonumber \]

    \[0.080 \: \text{mol} \: \ce{S} \times \frac{32.07 \: \text{g} \: \ce{S}}{1 \: \text{mol} \: \ce{S}} = 2.57 \: \text{g} \: \ce{S}\nonumber \]

    Залишаються\(2.57 \: \text{g}\) сірки, коли реакція завершена.

    Крок 3: Подумайте про свій результат.

    До початку реакції була\(10.0 \: \text{g}\) присутня сірка. Якщо\(2.57 \: \text{g}\) сірка залишилася після реакції, то\(7.43 \: \text{g} \: \ce{S}\) відреагувала.

    \[7.43 \: \text{g} \: \ce{S} \times \frac{1 \: \text{mol} \: \ce{S}}{32.07 \: \text{g} \: \ce{S}} = 0.232 \: \text{mol} \: \ce{S}\nonumber \]

    Це кількість сірки, яка вступила в реакцію. Проблема внутрішньо послідовна.

    Резюме

    • Визначення граничного реагенту вимагає, щоб всі масові величини спочатку були перетворені в молі для оцінки рівняння.

    Рецензія

    1. Чому всі значення маси потрібно перетворювати в молі перед визначенням граничного реагенту?
    2. Срібний метал реагує з сіркою, утворюючи сульфід срібла відповідно до наступного збалансованого рівняння:

    \[2 \ce{Ag} \left( s \right) + \ce{S} \left( s \right) \rightarrow \ce{Ag_2S} \left( s \right)\nonumber \]

    1. Якщо 0,700 моль Ag реагує з 10,0 г S, сірка або алюміній є обмежуючим реагентом?
    2. Скільки грам Ag 2 S буде вироблено?