Ribojantys reagentai, išeiga ir grynumas

Palyginkite galimą reakcijos mastą

Ribojantysis reagentas yra tas, kuris pagal nurodytą visiškai vykstančios suminės reakcijos modelį sunaudojamas pirmas. Palyginkite turimus medžiagos kiekius atsižvelgdami į atitinkamus stechiometrinius koeficientus, o ne vien nustatykite, kuri masė ar molių skaičius yra mažiausias. Reakcijai 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O hipotetiniame mišinyje yra 0.600 mol H₂ ir 0.200 mol O₂.

Kiekvieną medžiagos kiekį padalykite iš jos koeficiento: pagal vandenilio kiekį reakcijos vyksmo mastas yra 0.600/2 = 0.300 mol, o pagal deguonies kiekį – 0.200/1 = 0.200 mol. Mažesnis galimas reakcijos vyksmo mastas yra 0.200 mol, todėl šiame medžiagų apskaitos skaičiavime ribojantysis reagentas yra O₂. Lygiavertis būdas – apskaičiuoti, kiek produkto galėtų susidaryti iš kiekvieno reagento, ir pasirinkti mažesnį numatytą kiekį.

Apskaičiuokite produkto kiekį ir likutį

Kai reakcijos vyksmo mastas yra 0.200 mol, pagal lygtį sunaudojama 0.400 mol H₂ ir 0.200 mol O₂, o susidaro 0.400 mol H₂O. Vandenilio lieka 0.600 − 0.400 = 0.200 mol. Pagal modelį deguonies reagento nelieka. Lentelėje kartu tikrinami visų trijų medžiagų kiekiai, o ne skaičiuojamas vien produkto kiekis.

Tai hipotetinis stechiometrinis skaičiavimas, o ne paruošimo instrukcija. Jei išmatuotų medžiagos kiekių neapibrėžtys yra pakankamai didelės, kad galėtų pasikeisti, kuris pagal koeficientą perskaičiuotas kiekis yra mažesnis, vienareikšmiškai nustatyti ribojantįjį reagentą gali būti nepagrįsta. Virsmas taip pat gali būti nevisiškas. Prieš lygindami idealizuotas prielaidas su tikru eksperimentu, jas įvardykite.

Išeiga: norimo produkto palyginimas

Teorinė išeiga yra didžiausias norimo produkto kiekis arba masė, numatomi pagal nurodytą reakciją ir ribojančiojo reagento kiekį. Naudojant M(H₂O) = 18.016 g/mol, iš 0.400 mol gaunama 7.2064 g prieš apvalinimą. Jei nepriklausomai išmatuota išskirto norimo gryno produkto masė yra 6.00 g, procentinė išeiga yra 6.00/7.2064 × 100%, t. y. maždaug 83.3%.

Mažesnė išskirto produkto išeiga gali rodyti nevisišką virsmą, konkuruojančių produktų susidarymą, atskyrimo nuostolius arba matavimo problemas. Vien išeigos skaitinė vertė priežasties neatskleidžia. Tariama išeiga, viršijanti 100%, rodo, kad reikia patikrinti idealizuotas prielaidas arba išmatuotą produkto masę, pavyzdžiui, ar nėra drėgmės, priemaišų, neteisingai nustatytos sudėties arba sisteminio matavimo nuokrypio. Savaime tai neįrodo, kad papildomai susidarė materijos.

Pakoreguokite masę prieš naudodami lygtį

10.0 g mėginyje, kuriame, kaip nurodyta, CaCO₃ masės dalis yra 80.0%, yra 8.00 g CaCO₃. Kai M = 100.09 g/mol, reaguojančio CaCO₃ medžiagos kiekis yra apie 0.0799 mol. Pagal reakcijos lygtį CaCO₃ + 2 HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O, esant pakankamam rūgšties kiekiui ir inertinėms priemaišoms, tai atitinka tokį pat teorinį CO₂ medžiagos kiekį.

Naudokite konkrečiai sudedamajai daliai ir reakcijai taikomą masės dalį, o ne neapibrėžtą kokybės apibūdinimą. Priemaišos gali ir pačios reaguoti; tokiu atveju inertinių priemaišų prielaida negalioja. Taip pat, prieš laikant visą pasverto produktų mišinio masę atgauto norimo produkto mase, reikia pakoreguoti mišinio masę arba charakterizuoti mišinį. Grynumas, konversija ir atgavimas yra susiję, bet skirtingi dydžiai.

Išnagrinėti pavyzdžiai

Pabandykite patys

1. Ar mažiausios masės reagentas visada yra ribojantis?

   Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

   Ne.

   Palyginkite medžiagų kiekius, atsižvelgdami į subalansuotos reakcijos lygties koeficientus ir molines mases.

2. Koks H₂ kiekis lieka turint 0.600 mol H₂ ir 0.200 mol O₂ pagal iki galo vykstančios vandens susidarymo reakcijos modelį?

   Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

   0.200 mol H₂.

   0.200 mol O₂ sunaudoja 0.400 mol H₂.

3. Kokia veikliosios medžiagos masė yra 10.0 g mėginyje, jei tikslinė medžiaga sudaro 80.0% jo masės?

   Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

   8.00 g.

   Prieš perskaičiuodami į medžiagos kiekį, padauginkite 10.0 g iš masės dalies 0.800.

4. Ar 83.3% išeiga įrodo, kad įvyko konkreti šalutinė reakcija?

   Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

   Ne.

   Išeiga apibendrina neatitikimą; konversiją, produkto atgavimą, sudėtį ir matavimus reikia papildomai patikrinti.

Ką verta įsidėmėti

• Palyginkite turimus medžiagų kiekius, padalytus iš reikiamų stechiometrinių koeficientų.
• Sekite ir reagentų likučius, ir produktų susidarymą.
• Procentinė išeiga apskaičiuojama išmatuotą tikslinio produkto kiekį lyginant su teoriniu tikslinio produkto kiekiu.
• Koreguokite sudedamųjų medžiagų mases pagal grynumą, laikydamiesi aiškiai nurodytų reakcijos prielaidų.