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Beispiel für die Begrenzung des Reaktantenproblems

Beispiel für die Begrenzung des Reaktantenproblems


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Eine ausgewogene chemische Gleichung zeigt die molaren Mengen an Reaktanten, die miteinander reagieren, um molare Mengen an Produkten zu erzeugen. In der realen Welt werden Reaktanten selten mit der genauen benötigten Menge zusammengebracht. Ein Reaktant ist vor den anderen vollständig aufgebraucht. Der zuerst verbrauchte Reaktant ist als limitierender Reaktant bekannt. Die anderen Reaktanten werden teilweise verbraucht, wenn die verbleibende Menge als "im Überschuss" angesehen wird. Dieses Beispielproblem zeigt ein Verfahren zur Bestimmung des Grenzreaktanten einer chemischen Reaktion.

Beispiel Problem

Natriumhydroxid (NaOH) reagiert mit Phosphorsäure (H3PO4) zu Natriumphosphat (Na3PO4) und Wasser (H2O) durch die Reaktion:

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

Wenn 35,60 g NaOH mit 30,80 g H umgesetzt werden3PO4,

  • ein. Wie viele Gramm Na3PO4 sind geformt?
  • b. Was ist der limitierende Reaktant?
  • c. Wie viele Gramm des überschüssigen Reaktanten verbleiben, wenn die Reaktion abgeschlossen ist?

Nützliche Informationen:

  • Molmasse von NaOH = 40,00 Gramm
  • Molmasse von H3PO4 = 98,00 Gramm
  • Molmasse von Na3PO4 = 163,94 g

Lösung

Berechnen Sie zur Bestimmung des Grenzreaktanten die Produktmenge, die von jedem Reaktanten gebildet wird. Der Reaktant, der die geringste Produktmenge produziert, ist der limitierende Reaktant.

Um die Anzahl der Gramm Na zu bestimmen3PO4 gebildet:

  • Gramm Na3PO4 = (Gramm Reaktant) x (Mol Reaktant / Molmasse Reaktant) x (Molverhältnis: Produkt / Reaktant) x (Molmasse Produkt / Molprodukt)

Menge an Na3PO4 gebildet aus 35,60 g NaOH

  • Gramm 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)
  • Gramm Na3PO4 = 48,64 g

Menge an Na3PO4 gebildet aus 30,80 g H3PO4

  • Gramm Na3PO4 = (30,80 g H3PO4) x (1 mol H3PO4/ 98,00 Gramm H3PO4) x (1 mol Na3PO4/ 1 mol H3PO4) x (163,94 g Na3PO4/ 1 mol Na3PO4)
  • Gramm Na3PO4 = 51,52 g

Das Natriumhydroxid bildete weniger Produkt als die Phosphorsäure. Dies bedeutet, dass das Natriumhydroxid der limitierende Reaktant war und 48,64 g Natriumphosphat gebildet werden.

Um die Menge des verbleibenden überschüssigen Reaktanten zu bestimmen, wird die verwendete Menge benötigt.

  • eingesetzter Reaktant = (gebildete Gramm Produkt) x (1 Mol Produkt / Molmasse Produkt) x (Molverhältnis Reaktant / Produkt) x (Molmasse Reaktant)
  • Gramm H3PO4 verwendet = (48,64 g Na3PO4) x (1 mol Na3PO4/ 163,94 g Na3PO4) x (1 mol H3PO4/ 1 mol Na3PO4) x (98 g H3PO4/ 1 mol)
  • Gramm H3PO4 verwendet = 29,08 Gramm

Diese Zahl kann verwendet werden, um die verbleibende Menge an überschüssigem Reaktanten zu bestimmen.

  • Gramm H3PO4 verbleibend = anfängliches Gramm H3PO4 - Gramm H3PO4 gebraucht
  • Gramm H3PO4 verbleibend = 30,80 g - 29,08 g
  • Gramm H3PO4 verbleibend = 1,72 Gramm

Antworten

Bei 35,60 g NaOH wird mit 30,80 g H umgesetzt3PO4,

  • ein. 48,64 g Na3PO4 sind geformt.
  • b. NaOH war der limitierende Reaktant.
  • c. 1,72 g H3PO4 bei Fertigstellung bleiben.


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