Begränsande reaktantproblem inom kemi

EN balanserad kemisk ekvation visar de molära mängderna av reaktanter som reagerar tillsammans för att producera molära mängder av Produkter. I den verkliga världen samlas reaktanter sällan med den exakta mängden som behövs. En reaktant kommer att användas helt före den andra. Reaktanten som först användes är känd sombegränsande reaktant. De andra reaktanterna konsumeras delvis där den återstående mängden betraktas som "i överkant". Detta exempelproblem demonstrerar en metod för att bestämma den begränsande reaktanten för en kemisk reaktion.

Natriumhydroxid (NaOH) reagerar med fosforsyra (H₃PO₄) för att bilda natriumfosfat (Na₃PO₄) och vatten (H₂O) genom reaktionen:

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

Om 35,60 gram NaOH reageras med 30,80 gram H₃PO₄,

• a. Hur många gram Na₃PO₄ är formad?
• b. Vad är den begränsande reaktanten?
• c. Hur många gram av överskottsreaktanten återstår när reaktionen är klar?

Användbar information:

• Molmassa av NaOH = 40,00 gram
• Molmassa av H₃PO₄ = 98,00 gram
• Molmassa av Na₃PO₄ = 163,94 gram

För att bestämma den begränsande reaktanten, beräkna mängden produkt som bildas av varje reaktant. Den reaktant som producerar den minsta mängden produkt är den begränsande reaktanten.

För att bestämma antalet gram Na₃PO₄ bildas:

• gram Na₃PO₄ = (gram reaktant) x (mol reaktant / molmassa av reaktant) x (molförhållande: produkt / reaktant) x (molmassa av produkt / molprodukt)

Mängd Na₃PO₄ bildad av 35,60 gram NaOH

• gram Na₃PO₄ = (35,60 g NaOH) x (1 mol NaOH / 40,00 g NaOH) x (1 mol NaOH)₃PO₄/ 3 mol NaOH) x (163,94 g Na₃PO₄/ 1 mol Na₃PO₄)
• gram Na₃PO₄ = 48,64 gram

Mängd Na₃PO₄ bildad från 30,80 gram H₃PO₄

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

Natriumhydroxiden bildade mindre produkt än fosforsyran. Detta betyder att natriumhydroxiden var den begränsande reaktanten och 48,64 gram natriumfosfat bildas.

För att bestämma mängden överskott av reaktant kvar, det använda beloppet behövs.

• gram använt reaktant = (gram bildad produkt) x (1 mol produkt / molär produkt) x (molförhållande av reaktant / produkt) x (molmassa av reaktant)
• gram H₃PO₄ använd = (48,64 gram Na₃PO₄) x (1 mol Na₃PO₄/163,94 g Na₃PO₄) x (1 mol H₃PO₄/ 1 mol Na₃PO₄^ x (98 g H)₃PO₄/ 1 mol)
• gram H₃PO₄ använd = 29,08 gram

Detta nummer kan användas för att bestämma den återstående mängden överskott av reaktant.

• Grams H₃PO₄ kvar = initial gram H₃PO₄ - gram H₃PO₄ Begagnade
• gram H₃PO₄ återstående = 30,80 gram - 29,08 gram
• gram H₃PO₄ återstående = 1,72 gram

När 35,60 gram NaOH reageras med 30,80 gram H₃PO₄,

• a. 48,64 gram Na₃PO₄ är formad.
• b. NaOH var den begränsande reaktanten.
• c. 1,72 gram H₃PO₄ förbli vid slutförande.