A kémiai reaktorproblémák korlátozása

A kiegyensúlyozott kémiai egyenlet a moláris mennyiségeket mutatja reagensek amelyek együttesen reagálnak moláris mennyiségű Termékek. A való világban a reagenseket ritkán hozzák össze a szükséges mennyiséggel. Az egyik reagenst teljesen felhasználják a többiek előtt. Az elsőként felhasznált reagenst nevezzükkorlátozó reagens. A többi reagenst részben elfogyasztják, ahol a fennmaradó mennyiséget "meghaladja". Ez a példa probléma egy módszert mutat be a kémiai reakció korlátozó reagenseinek meghatározására.

Nátrium-hidroxid (NaOH) reagál foszforsavval (H₃PO₄) nátrium-foszfát (Na₃PO₄) és víz (H₂O) a reakcióval:

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

Ha 35,60 gramm NaOH-t reagáltatunk 30,80 gramm H-val₃PO₄,

• a. Hány gramm Na₃PO₄ alakulnak ki?
• b. Mi a korlátozó reagens?
• c. Hány gramm felesleges reagens marad, ha a reakció befejeződik?

Hasznos információ:

• Moláris tömeg NaOH = 40,00 g
• H molekulatömege₃PO₄ = 98,00 gramm
• A Na moláris tömege₃PO₄ = 163,94 gramm

A korlátozó reagens meghatározásához kiszámoljuk az egyes reagensek által képződött termék mennyiségét. Az a reagens, amely a legkevesebb terméket termel, a korlátozó reagens.

A Na gramm számának meghatározása₃PO₄ alakított:

• gramm Na₃PO₄ = (gramm reagens) x (reaktáns mol / reagens moláris tömege) x (mol arány: termék / reaktáns) x (termék moláris tömege / mol termék)

Na mennyisége₃PO₄ 35,60 g NaOH-ból képződött

• 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 gramm

Na mennyisége₃PO₄ 30,80 gramm H-ból képződött₃PO₄

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

A nátrium-hidroxid kevesebb terméket képez, mint a foszforsav. Ez azt jelenti, hogy a nátrium-hidroxid volt a korlátozó reagens, és 48,64 g nátrium-foszfát képződik.

A mennyiség meghatározása felesleges reagens fennmaradó mennyiségre van szükség.

• felhasznált reagens grammja = (az előállított termék grammja) x (1 mol termék / termék moláris tömege) x (mólarány reagens / termék tömege) x (a reagens móltömege)
• gramm H₃PO₄ felhasznált = (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 felhasznált = 29,08 gramm

Ez a szám felhasználható a reagensfelesleg fennmaradó mennyiségének meghatározására.

• Gramm H₃PO₄ fennmaradó = kezdeti gramm H₃PO₄ - gramm H₃PO₄ használt
• gramm H₃PO₄ maradék = 30,80 gramm - 29,08 gramm
• gramm H₃PO₄ maradék = 1,72 gramm

Amikor 35,60 g nátrium-hidroxid reagál 30,80 g hidrogénnel₃PO₄,

• a. 48,64 gramm Na₃PO₄ képződnek.
• b. NaOH volt a korlátozó reagens.
• c. 1,72 g H₃PO₄ maradjon a befejezésnél.