Химические реакции превращают реагенты в продукты, но обычно в продуктах реакции всегда остаются некоторые количества реагентов. Оставшиеся неиспользованными реагенты в продуктах снижают чистоту выхода реакции. Определение ожидаемого выхода реакции включает определение того, какой реагент является лимитирующим реагентом для уравнения. Любое количество других реагентов сверх того, которое необходимо для удовлетворения требований химического уравнения, останется в продуктах. Единицами измерения для реагентов, которые не реагируют, являются моли. Чтобы повысить чистоту продукта, необходимо знать, сколько реагентов нужно устранить по весу.
Перечислите реагенты для химической реакции, представляющей интерес. Это возможные реагенты, остающиеся в продукте после завершения реакции.
Рассчитайте молекулярную массу всех реагентов. Суммируйте атомный вес каждого атома в каждом реагенте. Например, для химической реакции, в которой участвуют CaCO3 и HCl, рассчитайте молекулярную массу обоих реагентов. Молекулярный вес HCl равен добавлению атомного веса водорода и атомного веса хлора, в результате чего получается 1,008 + 35,453 = 36,461 г / моль. Молекулярный вес CaCO3 равен добавлению атомных весов кальция, углерода и трехкратного атомного веса кислорода, в результате чего получается 40,078 + 12,011 + 3 * 15,999 = 100,086 г / моль.
Определите мольное соотношение для каждого реагента. Молярное отношение указывает, сколько молей одного реагента требуется для завершения реакции. Продолжая пример, каково мольное соотношение для CaCO3 и HCl в уравнении: CaCO3 + 2 HCl -> CaCl2 + CO2 + H20. Молярное отношение для CaCO3 составляет 1 моль. Для CaCO3 требуется 2 моля HCl, следовательно, соотношение составляет от 1 до 2. Для HCl на 1 моль HCl требуется 1/2 моль CaCO3 для завершения реакции, поэтому соотношение для HCl составляет 1: 1/2.
Определить ограничивающий реагент для реакции. Ограничивающим реагентом уравнения является реагент, полностью используемый во время реакции. Используя мольное соотношение и исходные количества реагентов, вы можете определить, какой реагент является ограничивающим реагентом. Продолжая пример, предположим, что реакция начинается с 30,027 г CaCO3 и 10,938 г HCl. Переведите эти значения в моли, разделив их молекулярные массы. Есть 0,300 молей CaCO3 и 0,478 молей HCl. В соответствии с мольным отношением для CaCO3, для 0,300 граммов CaCO3 потребуется 0,600 граммов HCl для полной реакции. Следовательно, HCl является ограничивающим реагентом.
Вычтите количество каждого реагента из исходного количества, чтобы найти количество реагентов, превышающее потребности. При использовании мольного соотношения для HCl 0,478 моля HCL требуют 0,239 моля CaCO3 для завершения реакции. Количество CaCO3 в избытке является начальным количеством минус конечное количество. Количество CaCO3 в продукте составляет 0,300 - 0,239 = 0,061 моль CaCO3.
Переведите количество каждого избытка реагента в граммы, используя его молекулярную массу. Вес равен молекулярному весу, умноженному на количество родинок. CaCO3 является единственным избыточным реагентом в этом примере, поэтому количество CaCO3 составляет 100,089 * 0,061 = 6,105 грамма.