Omejevanje reakcijskih težav v kemiji

A uravnotežena kemijska enačba prikazuje molarne količine reaktanti ki bodo reagirali skupaj in ustvarili molarne količine izdelkov. V resničnem svetu se reaktanti redko združijo s točno potrebno količino. En reaktant bo v celoti porabljen pred drugimi. Najprej uporabljeni reaktant je znan kotomejevalni reaktant. Ostale reaktante delno porabimo, če preostalo količino štejemo za "presežno". Ta zgledna težava prikazuje metodo za določanje omejujočega reagenta kemijske reakcije.

Natrijev hidroksid (NaOH) reagira s fosforno kislino (H₃PO₄), da nastane natrijev fosfat (Na₃PO₄) in vode (H₂O) po reakciji:

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

Če reagiramo 35,60 grama NaOH z 30,80 grama H₃PO₄,

• a. Koliko gramov Na₃PO₄ se oblikujejo?
• b. Kaj je omejujoč reaktant?
• c. Koliko gramov presežnega reaktanta ostane, ko je reakcija končana?

Koristne informacije:

• Molarna masa NaOH = 40,00 gramov
• Molarna masa H₃PO₄ = 98,00 gramov
• Molarna masa Na₃PO₄ = 163,94 grama

Za določitev omejujočega reaktanta izračunajte količino produkta, ki ga tvori vsak reaktant. Reaktant, ki proizvede najmanjšo količino produkta, je omejujoč reaktant.

Za določitev števila gramov Na₃PO₄ oblikovano:

• gramov Na₃PO₄ = (grami reaktanta) x (mol reaktanta / molarna masa reaktanta) x (molsko razmerje: izdelek / reaktant) x (molska masa izdelka / mol produkt)

Količina Na₃PO₄ tvorjen iz 35,60 grama NaOH

• gramov 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)
• gramov Na₃PO₄ = 48,64 grama

Količina Na₃PO₄ tvorjen iz 30,80 grama H₃PO₄

• gramov Na₃PO₄ = (30,80 g H)₃PO₄) x (1 mol H₃PO₄/98,00 gramov H₃PO₄) x (1 mol Na₃PO₄/ 1 mol H₃PO₄) x (163,94 g Na₃PO₄/ 1 mol Na₃PO₄)
• gramov Na₃PO₄ = 51,52 grama

Natrijev hidroksid je tvoril manj produkta kot fosforjeva kislina. To pomeni, da je natrijev hidroksid omejeval reaktant in nastane 48,64 grama natrijevega fosfata.

Za določitev zneska presežek reaktanta preostalo je potrebna porabljena količina.

• gramov uporabljenega reaktanta = (v gramih nastalega produkta) x (1 mol izdelka / molarna masa izdelka) x (molsko razmerje reaktanta / izdelka) x (molarna masa reaktanta)
• gramov H₃PO₄ porabljen = (48,64 grama Na₃PO₄) x (1 mol Na₃PO₄/163,94 g Na₃PO₄) x (1 mol H₃PO₄/ 1 mol Na₃PO₄) x (98 g H₃PO₄/ 1 mol)
• gramov H₃PO₄ rabljena = 29,08 gramov

To številko lahko uporabite za določitev preostale količine presežnega reaktanta.

• Grams H₃PO₄ preostali = začetni grami H₃PO₄ - grami H₃PO₄ rabljen
• gramov H₃PO₄ preostalo = 30,80 grama - 29,08 grama
• gramov H₃PO₄ preostalo = 1,72 grama

Ko 35,60 grama NaOH reagira z 30,80 grama H₃PO₄,

• a. 48,64 grama Na₃PO₄ nastajajo.
• b. NaOH je bil omejevalni reaktant.
• c. 1,72 grama H₃PO₄ ostanejo pri dokončanju.