Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

6.5: Обмеження реагентів

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    18116

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

    Рукавички, як правило, поставляються з правою і лівосторонніми моделями. Для того щоб виготовити пару рукавичок, потрібна така, яка розрахована на кожну руку. Якби у вас була коробка, що містить 50 рукавичок для лівшів та іншу коробку, що містить 40 рукавичок для правшів, ви могли б зробити 40 правильних пар, і у вас залишилося б десять рукавичок лівшів. Кількість пар рукавичок, які ви могли б зібрати, обмежена рукавичкою в найменшій кількості (рукавичка правша). Інша рукавичка в цьому прикладі, ліва, присутня в надлишку.

    Така ж логіка застосовується і до хімічних реакцій, в яких є два або більше реагентів. У прикладі 6.4 ми ретельно зважували 0,010 моль твердого цинку і твердої сірки, щоб вступити в реакцію з утворенням 0,010 моль продукту, ZnS. Якби замість цього ми відреагували 0,010 моль Zn з 0,020 молями сірки, скільки ZnS (теоретично) утворилося б? Відповіддю залишається 0,010 моль ZnS. Що відбувається із залишками сірки? Він просто сидить там! Коли реакція завершена, виникає (теоретично) 0,010 моль ZnS, змішаних з рештою 0,010 моль сірки. 10 атомів Zn, що вступають в реакцію з 20 атомами S, дають 10 молекул ZnS з залишками 10 атомів S.

    Можливо, ви помітили, що у багатьох проблемах у цьому розділі ми заявляли, що один реагент реагував із надлишком другого реагенту. У всіх цих випадках теоретичний вихід продукту визначається граничним реагентом в реакції, а частина надлишку реагенту залишається. Якщо алюміній і хлор газ, двоатомний газ, реагують на утворення хлориду алюмінію відповідно до рівняння, показаного нижче,

    2 Ал (и) + 3 Сл 2 (г) → 2 АлСл (3 и)

    і є 2,0 молі алюмінію і 14 моль хлору присутні, утворюються два молі хлориду алюмінію і 11 моль хлорного газу залишаються в надлишку. Наша стехіометрія - це:

    \[\left ( \frac{3\: mol\: Cl_{2}}{2\: mol\: AlCl_{3}} \right ) \nonumber \]

    Якщо в реакції використовуються три молі хлорного газу, (14-3) = 11 моль хлору повинно залишитися. Коли представлена проблема і один реагент позначається як надлишок, теоретичний вихід продукту дорівнює молям граничного реагенту, пристосованого для стехіометрії реакції.

    Хоча було б простіше, якби реагенти регулярно маркувалися як «обмежуючі» або «надлишкові», частіше проблеми пишуться таким чином, що не завжди тривіально ідентифікувати обмежуючий реагент. Наприклад, якби вам сказали, що 6,0 грам алюмінію реагували з 3,8 грамами хлорного газу, і вас попросили розрахувати масу AlCl 3, яка б утворилася, не було б простого способу ідентифікувати граничні та надлишкові реагенти. У такому випадку, що ви хочете зробити, це просто вирішити проблему двічі. Спочатку ви б розрахували кількість молів алюмінію в 6,0 грама, а потім розрахували, скільки молей AlCl 3 могло утворитися. Далі ви підрахуєте, скільки молів хлору присутній в 3,8 грамах газоподібного хлору і знову розрахуєте, скільки молів AlCl 3 могло утворитися. Який би реагент не виробляв найменшу кількість молів продукту, повинен бути граничним, а інший реагент повинен бути в надлишку.

    Знайти: х родимок AlCl 3

    Ми встановили задачу для вирішення мольного продукту для кожного реагенту. Загальне рівняння таке:

    \[(molproduct)=(molreactant)\times \left ( \frac{molproduct}{molreactant} \right ) \nonumber \]

    Розчинами для обох реагентів є:

    \[x\: mol\: AlCl_{3}=(6.0\: g\: Al)\left ( \frac{1\: mol\: Al}{26.98\: g\: Al} \right )\left ( \frac{1\: mol\: AlCl}{1\: mol\: Al} \right ) \nonumber \]

    \[x\: mol\: AlCl_{3}=(3.8\: g\: Cl_{2})\left ( \frac{1\: mol\: Cl_{2}}{70.90\: g\: Cl_{2}} \right )\left ( \frac{2\: mol\: AlCl}{3\: mol\: Cl_{2}} \right ) \nonumber \]

    Вирішуючи ці рівняння, ми бачимо, що, починаючи з 6,0 грам алюмінію, може утворитися 0,22 моля AlCl 3, і що, починаючи з 3,8 грама хлору, може утворитися 0,036 моль AlCl 3.

    Тримаючи бал, 6,0 г Al дає 0,22 молі AlCl 3, а 3,8 грама хлорного газу дає 0,036 молі AlCl 3. Найменший вихід виходить від хлорного газу, тому він повинен бути граничним, а алюміній повинен бути в надлишку. Таким чином, реакція в задачі призведе до 0,036 моль продукту, що еквівалентно:

    \[0.036\: mol\: AlCl_{3}(133.33\: g/mol)=4.8\: g\: AlCl_{3} \nonumber \]

    Вправа\(\PageIndex{1}\)

    Хлорид свинцю (IV) реагує з газом фтору, отримуючи фторид свинцю (IV) та Cl 2. Якщо 0,023 моль газу фтору реагує з 5,3 грамами хлориду свинцю (IV), яка маса фториду свинцю (IV) буде утворюватися?

    Хоча «обмеження проблем з реагентами» може бути нудним, вони не є складними. Коли ви зіткнулися з обмежуючою проблемою реагентів, просто пам'ятайте, ви робите прості обчислення молярної врожайності двічі, по одному для кожного реагенту. Реагент, який дає найнижчу молярну кількість, є вашим обмежуючим реагентом, а молярне значення, яке ви обчислюєте, визначає теоретичний вихід у задачі.

    Вправа\(\PageIndex{2}\)

    Аміак, який є діючою речовиною в «пахнуть солей», готують з азоту і водню згідно з рівнянням, показаним нижче.

    Н 2 + 3 Н 2 → 2 Н 3

    1. Якщо змішати 5,0 моль азоту і 10,0 моль водню, скільки молів аміаку ви б виробляли? Який реагент в надлишку?
    2. Якщо у вас є 6,2 грама азоту, і ви реагуєте на нього з 6,2 грамами водню, скільки грам аміаку ви б виробляли? Який реагент є обмежуючим реагентом?