Сбалансированное химическое уравнение показывает молярные количества реагентов, которые будут взаимодействовать вместе с образованием молярных количеств продуктов. В реальном мире реагенты редко объединяются в точном необходимом количестве. Один реагент будет полностью израсходован раньше других. Реагент, использованный первым, известен как лимитирующий реагент. Остальные реагенты расходуются частично, оставшееся количество считается «избыточным». Этот пример задачи демонстрирует метод определения ограничивающего реагента химической реакции.
Пример проблемы
Гидроксид натрия (NaOH) реагирует с фосфорной кислотой (H 3 PO 4 ) с образованием фосфата натрия (Na 3 PO 4 ) и воду (H 2 O) по реакции:
- 3 NaOH (водн.) + H 3 PO 4 (водн.) → Na 3 PO 4 (водн.) + 3 H 2 O (l)
Если 35,60 грамма NaOH реагирует с 30,80 граммами H 3 PO 4 ,
- а. Сколько граммов Na 3 PO 4 образуется?
- b. Что такое ограничивающий реагент?
- c. Сколько граммов избыточного реагента остается после завершения реакции?
Полезная информация:
- Молярная масса NaOH = 40,00 граммов
- Молярная масса H 3 PO 4 = 98,00 граммов
- Молярная масса Na 3 PO 4 = 163,94 грамма
Решение
Чтобы определить ограничивающий реагент, рассчитайте количество продукта, образованного каждым реагентом. Реагент, производящий наименьшее количество продукта, является ограничивающим реагентом.
Чтобы определить количество граммов Na 3 PO 4 сформировано:
- граммов Na 3 PO 4 = (граммы реагента) x (моль реагента/молярная масса реагента) x (мольное соотношение: продукт/реагент) x (молярная масса продукта/моль продукта)
Количество Na 3 PO 4 , образованное из 35,60 граммов NaOH
- граммы Na 3 PO 4 = (35,60 г NaOH) x ( 1 моль NaOH/40,00 г NaOH) x (1 моль Na 3 PO 4 /3 моль NaOH) x (163,94 г Na 3 PO 4 /1 моль Na 3 PO 4 )
- граммы Na 3 PO 4 = 48,64 грамма
Количество из Na 3 PO 4 , образованного из 30,80 граммов H 3 PO 4
- граммов Na 3 PO 4 = (30 0,80 г H 3 PO 4 ) x (1 моль H 3 PO 4 /98,00 граммов H 3 PO 4 ) x (1 моль Na 3 PO 4 /1 моль H 3 PO 4 ) x (163. 94 г Na 3 PO 4 /1 моль Na 3 PO 4 )
- граммов Na 3 PO 4 = 51,52 грамма
Гидроксид натрия образовывал меньше продукта, чем фосфорная кислота. Это означает, что гидроксид натрия был ограничивающим реагентом, и образуется 48,64 грамма фосфата натрия.
Чтобы определить количество оставшегося избыточного реагента, необходимо используемое количество .
- граммы использованного реагента = (граммы образовавшегося продукта) x (1 моль продукта/молярная масса продукта) x (моль отношение реагент/продукт) x (молярная масса реагента)
- граммов H 3 PO 4 использовано = (48,64 граммы Na 3 PO 4 ) x (1 моль Na 3 PO 4 /163,94 г Na 3 PO 4 ) x (1 моль H 3 PO 4 /1 моль Na 3 PO 4 ) x (98 г H 3 PO 4 /1 моль)
- граммов H 3 PO 4 использовано = 29,08 грамма
Это число можно использовать для определения оставшегося количества избыточного реагента.
- Граммы H 3 PO 4 оставшееся = исходные граммы H 3 PO 4 – граммы H 3 PO 4 использованные
- граммы H 3 PO 4 оставшееся = 30,80 грамма – 29,08 грамма
- граммов H 3 PO 4 Остающийся = 1,72 грамма
Ответ
Когда 35,60 грамма NaOH реагируют с 30,80 граммами H 3 PO 4 ,
- а. Образуется 48,64 грамма Na 3 PO 4 .
- b. NaOH был ограничивающим реагентом.
- c. По завершении остается 1,72 грамма H 3 PO 4 .