Reaktiivprobleemide piiramine keemias

A tasakaalustatud keemiline võrrand näitab molaarset kogust reagendid mis reageerivad koos, moodustades molaarse koguse tooted. Reaalses maailmas viiakse reagente harva kokku täpselt vajaliku kogusega. Üks reagent on enne teisi täielikult ära kasutatud. Esmalt kasutatud reagenti tuntakse kuireageeriva aine piiramine. Ülejäänud reagendid tarbitakse osaliselt, kui ülejäänud kogust loetakse "ületavaks". See näiteprobleem näitab meetodit keemilise reaktsiooni piirava reagendi määramiseks.

Naatriumhüdroksiid (NaOH) reageerib fosforhappega (H₃PO₄) naatriumfosfaadi (Na₃PO₄) ja vesi (H₂O) reaktsiooni teel:

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

Kui 35,60 grammi NaOH-ga reageeritakse 30,80 grammi H-ga₃PO₄,

• a. Mitu grammi Na₃PO₄ on moodustatud?
• b. Mis on piirav reagent?
• c. Mitu grammi reagenti liiast jääb, kui reaktsioon on lõppenud?

Kasulik informatsioon:

• Molaarmass NaOH = 40,00 grammi
• H molaarmass₃PO₄ = 98,00 grammi
• Na molaarmass₃PO₄ = 163,94 grammi

Piirava reagendi määramiseks arvutage iga reagendi moodustunud produkti kogus. Reagent, millest saadakse kõige vähem produkti, on piirav reagent.

Na grammide arvu määramiseks₃PO₄ moodustatud:

• grammi Na₃PO₄ = (reaktiivi grammides) x (reagendi mool / reagendi molaarmass) x (moolide suhe: toode / reagent) x (toote molaarmass / moolisaadus)

Na kogus₃PO₄ moodustati 35,60 grammist NaOH-st

• 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 Na₃PO₄ = 48,64 grammi

Na kogus₃PO₄ moodustatud 30,80 grammist H-st₃PO₄

• 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

Naatriumhüdroksiid moodustas vähem produkti kui fosforhape. See tähendab, et naatriumhüdroksiid oli piirav reagent ja moodustub 48,64 grammi naatriumfosfaati.

Summa määramiseks reagentide liig järelejäänud, vajaminev summa on vajalik.

• grammi kasutatud reagenti = = (moodustunud produkti grammides) x (1 mol produkti / toote molaarmassi) x (moolide suhe reaktiivi / produkti mass) x (reagendi molaarmass)
• grammi H₃PO₄ kasutatud = (48,64 grammi Na₃PO₄) x (1 mol Na₃PO₄/ 163,94 g Na₃PO₄) x (1 mol H₃PO₄/ 1 mol Na₃PO₄) x (98 g H₃PO₄/ 1 mol)
• grammi H₃PO₄ kasutatud = 29,08 grammi

Seda arvu saab kasutada reagentide ülejäägi järelejäänud koguse määramiseks.

• Grammi H₃PO₄ järelejäänud = esialgsed grammid H₃PO₄ - grammi H₃PO₄ kasutatud
• grammi H₃PO₄ järelejäänud = 30,80 grammi - 29,08 grammi
• grammi H₃PO₄ järelejäänud = 1,72 grammi

Kui reageeritakse 35,60 grammi NaOH-ga 30,80 grammi H-ga₃PO₄,

• a. 48,64 grammi Na₃PO₄ on moodustatud.
• b. NaOH oli piirav reagent.
• c. 1,72 grammi H₃PO₄ jääda lõpule.