Limitarea exemplului reactivilor

O ecuație chimică echilibrată arată cantitățile molare de reactanți care vor reacționa împreună pentru a produce cantități molare de produse. În lumea reală, reacții sunt rar reunite cu cantitatea exactă necesară. Un reactant va fi complet consumat înaintea celorlalți. Reactivul folosit mai întâi este cunoscut sub numele de reactant limitativ. Ceilalți reactanți sunt parțial consumați atunci când cantitatea rămasă este considerată „în exces”. Acest exemplu de exemplu demonstrează o metodă pentru a determina reactantul limitativ al unei reacții chimice.

Exemplu problemă

Hidroxidul de sodiu (NaOH) reacționează cu acidul fosforic (H₃PO₄) pentru a forma fosfat de sodiu (Na₃PO₄) și apă (H₂O) prin reacție:

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

Dacă se reacționează 35,60 grame de NaOH cu 30,80 grame de H₃PO₄,

• A. Câte grame de Na₃PO₄ sunt formate?
• b. Care este reactivul limitant?
• c. Câte grame de exces de reactant rămâne atunci când reacția este completă?

Informatii utile:

• Masa molară de NaOH = 40,00 grame
• Masa molară de H₃PO₄ = 98,00 grame
• Masa molară de Na₃PO₄ = 163,94 grame

Soluţie

Pentru a determina reactantul de limitare, calculați cantitatea de produs formată de fiecare reactant. Reactivul produce cea mai mică cantitate de produs este reactivul limitativ.

Pentru a determina numărul de grame de Na₃PO₄ format:

• grame Na₃PO₄ = (grame reactant) x (mol de reacant / masa molară a reactantului) x (raport mol: produs / reactant) x (masă molară de produs / produs mol)

Cantitatea de Na₃PO₄ format din 35,60 grame de NaOH

• grame 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)
• grame de Na₃PO₄ = 48,64 grame

Cantitatea de Na₃PO₄ format din 30,80 grame de H₃PO₄

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

Hidroxidul de sodiu a format mai puțin produs decât acidul fosforic. Aceasta înseamnă că hidroxidul de sodiu a fost reactivul limitativ și se formează 48,64 grame de fosfat de sodiu.

Pentru a determina cantitatea de reacant în exces, este necesară cantitatea utilizată.

• grame de reactant utilizat = (grame de produs format) x (1 mol produs / masă molară de produs) x (raport mol de reacant / produs) x (masa molară a reactantului)
• grame de H₃PO₄ utilizat = (48,64 grame Na₃PO₄) x (1 mol Na₃PO₄/ 163,94 g Na₃PO₄) x (1 mol H₃PO₄/ 1 mol Na₃PO₄) x (98 g H.)₃PO₄/ 1 mol)
• grame de H₃PO₄ utilizat = 29,08 grame

Acest număr poate fi utilizat pentru a determina cantitatea rămasă de exces de reactant.

• Gramele H₃PO₄ rămase = grame inițiale H₃PO₄ - grame H₃PO₄ folosit
• grame H₃PO₄ ramas = 30,80 grame - 29,08 grame
• grame H₃PO₄ ramas = 1,72 grame

Răspuns

Când reacționează 35,60 grame de NaOH cu 30,80 grame de H₃PO₄,

• A. 48,64 grame de Na₃PO₄ sunt formate.
• b. NaOH a fost reactivul limitativ.
• c. 1,72 grame de H₃PO₄ rămân la finalizare.