的限制试剂是一个被完全消耗,并确定如何在化学反应中形成的产品质量得多; 而过量的试剂是在消耗了限制试剂后不能完全反应的试剂。
在许多反应中,都需要寻找过量的试剂以确保所有目标试剂都能反应。例如,如果A与B反应生成C,并且希望A完全反应,则添加过量的B,但是,合成,科学和经济标准是决定过量的A是否合适的因素。或B。
化学家化学实验室研究液
限制试剂决定了化学反应中可形成的产物量。因此,如果知道有多少A反应,就立即确定有多少C形成,过量的试剂永远不会揭示出形成的产物量。
如果反应中同时消耗了A和B怎么办?然后我们说A和B的等摩尔混合物。但是,在实践中,要确保所有反应物的摩尔数或当量相等,并不是一件容易的事。在这种情况下,可以使用A或B这两者之一来计算C的数量。
极限反应物和过量反应物如何计算?
有很多方法可以识别和计算反应中可能涉及的限制性试剂的量。计算后,其他试剂过量。
下面描述一种基于试剂的比例与化学计量比的比较来识别哪种是限制性试剂的方法。
方法1
可通过以下方式概述化学反应:
aX + bY => cZ
其中X,Y和Z代表每种反应物和产物的摩尔数。同时,a,b和c表示它们的化学计量系数,是由反应的化学平衡引起的。
如果获得商(X / a)和商(Y / b),则商数较低的反应物就是极限反应物。
当计算出指示的比率时,建立在反应中存在的摩尔数(X,Y和Z)与反应中涉及的摩尔数之间的关系,其由反应物(a和b)的化学计量系数表示。
因此,指示试剂的商数越低,该试剂完成反应的赤字就越大;因此,它是限制性试剂。
例
SiO 2(s)+ 3 C(s)=> SiC(s)+ 2 CO 2(g)
使3 g的SiO 2(氧化硅)与4.5 g的C(碳)反应。
SiO 2摩尔
质量= 3克
分子量= 60克/摩尔
SiO 2的摩尔数= 3g /(60g / mol)
0.05摩尔
C的摩尔数
质量= 4.5克
原子量= 12克/摩尔
C的摩尔数= 4.5 g /(12g / mol)
0.375摩尔
反应物的摩尔数与其化学计量系数之间的商:
对于SiO 2 = 0.05 mol / 1 mol
商= 0.05
对于C = 0.375摩尔/ 3摩尔
商= 0.125
从商值的比较可以得出,极限反应物为SiO 2。
方法2
在先前的反应中,当使用3 g的SiO 2和使用4.5 g的C时,计算出SiC产生的质量
(3克的SiO 2)×(1摩尔的SiO 2 /60克的SiO 2)×(1摩尔的SiC / 1摩尔的SiO 2)×(40克的SiC / SiC复合材料1摩尔)=2克的SiC的
(4.5 g C)x(3 mol C / 36 g C)x(1 mol SiC / 3 mol C)x(40 g SiC / 1 mol SiC)= 5 g SiC
因此,如果通过消耗全部碳而发生反应,则比通过消耗全部SiO 2产生的量产生更多的SiC(碳化硅)。总之,SiO 2是限制性试剂,因为当所有过量的C都被消耗掉时,会产生更多的SiC。
例子
例子1
0.5摩尔的铝与0.9摩尔的氯(Cl 2)反应形成氯化铝(AlCl 3):极限反应物是什么,过量反应物是什么?计算限制试剂和过量试剂的质量
2 Al(s)+ 3 Cl 2(g)=> 2 AlCl 3(s)
方法1
反应物的摩尔数与化学计量系数之间的商为:
对于铝= 0.5摩尔/ 2摩尔
铝商= 0.25
对于Cl 2 = 0.9摩尔/ 3摩尔
Cl 2商= 0.3
那么限制试剂是铝。
如果确定与0.5摩尔铝结合所需的氯摩尔数,则得出相似的结论。
氯的摩尔数2 = X(在A的0.5摩尔)(CL 3个摩尔2 /2摩尔的A的)
0.75摩尔的Cl 2
然后存在过量的Cl 2:需要0.75摩尔与铝反应,并且存在0.9摩尔。因此,存在过量0.15摩尔的Cl 2。
可以得出结论,限制试剂是铝
反应物质量的计算
极限试剂质量:
铝的质量= 0.5摩尔的Al x 27克/摩尔
13.5克
Al的原子质量为27g / mol。
多余试剂的质量:
剩余0.15摩尔的Cl 2
过量Cl 2的质量= 0.15摩尔Cl 2 x 70克/摩尔
10.5克
例子2
以下方程式表示硝酸银和氯化钡在水溶液中的反应:
2 AgNO 3(水溶液)+ BaCl 2(水溶液)=> 2 AgCl(s)+ Ba(NO 3)2(水溶液)
根据此方程,如果将包含62.4 g AgNO 3的溶液与包含53.1 g BaCl 2的溶液混合:a)什么是限制试剂?b)哪些反应物未反应?c)形成了几克AgCl?
分子量:
-AgNO 3:169.9g / mol
-BaCl 2:208.9克/摩尔
-AgCl:143.4 g / mol
-Ba(NO 3)2:261.9 g / mol
方法1
为了应用方法1,该方法允许鉴定限制剂,必须确定反应中存在的AgNO 3和BaCl 2的摩尔数。
AgNO 3的摩尔
分子量169.9克/摩尔
质量= 62.4克
摩尔数= 62.4克/(169.9克/摩尔)
0.367摩尔
氯化钡摩尔2
分子量= 208.9克/摩尔
质量= 53.1克
摩尔数= 53.1克/(208.9克/摩尔)
0.254摩尔
确定反应物的摩尔数与其化学计量系数之间的商。
对于AgNO 3 = 0.367摩尔/ 2摩尔
商= 0.184
对于BaCl 2 = 0.254摩尔/ 1摩尔
商= 0.254
基于方法1,比率值允许识别AgNO 3作为限制试剂。
多余试剂的质量计算
反应的化学计量平衡表明2摩尔的AgNO 3与1摩尔的BaCl 2反应。
氯化钡的摩尔2 =(硝酸银的摩尔数0.367 3 X)(1个摩尔氯化钡2 /2的AgNO的摩尔3)
0.1835摩尔的BaCl 2
未干预反应的BaCl 2 摩尔 ,即过量的摩尔为:
0.254摩尔-0.1835摩尔= 0.0705摩尔
过量的BaCl 2的质量:
0.0705摩尔x 208.9克/摩尔= 14.72克
摘要:
过量试剂:BaCl 2
多余的重量:14.72克
计算反应中产生的AgCl的克数
为了计算产品的质量,根据限制试剂进行计算。
g AgCl =(62.4 g AgNO 3)x(1 mol AgNO 3 / 169.9 g)x(2 mol AgCl / 2 mol AgNO 3)x(142.9 g / mol AgCl)
52.48克
参考文献
- 惠特顿,戴维斯,佩克和斯坦利。(2008)。化学。(第8版)。圣智学习。
- Flores J.(2002年)。化学。桑蒂拉纳编辑
- 维基百科。(2018)。限制试剂:en.wikipedia.org
- Shah S.(2018年8月21日)。限制试剂。化学LibreTexts。从以下位置恢复:chem.libretexts.org
- 化学计量极限试剂实例。从以下网站恢复:chemteam.info
- 华盛顿大学。(2005)。限制试剂。从以下位置恢复:chemistry.wustl.edu