Ograničavanje reakcijskih problema u kemiji

uravnotežena kemijska jednadžba prikazuje molarne količine od reaktanata koji će reagirati zajedno da proizvedu molarne količine proizvodi. U stvarnom svijetu reaktanti se rijetko dovode s točnom potrebnom količinom. Jedan reaktant u potpunosti će se potrošiti prije ostalih. Prvo iskorišteni reaktant poznat je pod nazivomograničavajući reaktant. Ostali se reaktanti djelomično troše tamo gdje se preostala količina smatra "viškom". Ovaj primjer problema pokazuje metodu za određivanje ograničavajućeg reaktanta kemijske reakcije.

Natrijev hidroksid (NaOH) reagira s fosfornom kiselinom (H₃PO₄) kako bi nastao natrijev fosfat (Na₃PO₄) i vode (H₂O) reakcijom:

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

Ako 35,60 grama NaOH reagira s 30,80 grama H₃PO₄,

• a. Koliko grama Na₃PO₄ formiraju se?
• b. Koji je ograničavajući reaktant?
• c. Koliko grama viška reaktanta ostaje nakon završetka reakcije?

Korisna informacija:

• Molekulska masa NaOH = 40,00 grama
• Molarna masa H₃PO₄ = 98,00 grama
• Molarna masa Na₃PO₄ = 163,94 grama

Za određivanje ograničavajućeg reaktanta, izračunajte količinu produkta koja nastaje od svakog reaktanta. Reaktant koji proizvodi najmanje količine proizvoda je ograničavajući reaktant.

Za određivanje broja grama Na₃PO₄ formirana:

• grama Na₃PO₄ = (grama reaktanta) x (mol reaktanta / molarna masa reaktanata) x (omjer mola: proizvod / reaktant) x (molarna masa proizvoda / mol proizvoda)

Količina Na₃PO₄ stvoreno iz 35,60 grama NaOH

• grama 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)
• grama Na₃PO₄ = 48,64 grama

Količina Na₃PO₄ nastaje iz 30,80 grama H₃PO₄

• grama Na₃PO₄ = (30,80 g H)₃PO₄) x (1 mol H₃PO₄/98,00 grama H₃PO₄) x (1 mol Na₃PO₄/ 1 mol H₃PO₄) x (163,94 g Na₃PO₄/ 1 mol Na₃PO₄)
• grama Na₃PO₄ = 51,52 grama

Natrijev hidroksid tvorio je manje proizvoda od fosforne kiseline. To znači da je natrijev hidroksid bio ograničavajući reaktant i nastaje 48,64 grama natrijevog fosfata.

Za utvrđivanje iznosa od višak reaktanta preostali, potreban je utrošeni iznos.

• grama upotrijebljenog reaktanta = (grama dobivenog proizvoda) x (1 mol proizvoda / molarna masa proizvoda) x (omjer mola reaktanta / proizvoda) x (molarna masa reaktanata)
• grama H₃PO₄ koristi = (48,64 grama Na₃PO₄) x (1 mol Na₃PO₄/163,94 g Na₃PO₄) x (1 mol H₃PO₄/ 1 mol Na₃PO₄) x (98 g H)₃PO₄/ 1 mol)
• grama H₃PO₄ iskorišteno = 29,08 grama

Taj se broj može upotrijebiti za određivanje preostale količine viška reaktanta.

• Grams H₃PO₄ preostali = početni grami H₃PO₄ - grama H₃PO₄ koristi
• grama H₃PO₄ preostalo = 30,80 grama - 29,08 grama
• grama H₃PO₄ preostalo = 1,72 grama

Kada 35,60 grama NaOH reagira s 30,80 grama H₃PO₄,

• a. 48,64 grama Na₃PO₄ formiraju se.
• b. NaOH je bio ograničavajući reaktant.
• c. 1,72 grama H₃PO₄ ostaju pri završetku.