Химические реакции превращают реагенты в продукты, но, как правило, в продуктах реакции всегда остается некоторое количество реагентов. Неиспользованные в продуктах реагенты снижают чистоту выхода реакции. Определение ожидаемого выхода реакции включает определение того, какой реагент является ограничивающим реагентом для уравнения. Любое количество других реагентов сверх того, которое необходимо для удовлетворения требований химического уравнения, останется в продуктах. Единица измерения для реагентов, которые не вступают в реакцию, - моль. Чтобы повысить чистоту продукта, вы должны знать, сколько реагентов нужно удалить по весу.
Рассчитайте молекулярную массу всех реагентов. Сложите атомный вес каждого атома в каждом реагенте. Например, для химической реакции, в которой участвуют CaCO3 и HCl, рассчитайте молекулярную массу обоих реагентов. Молекулярная масса HCl равна сложению атомных масс водорода и атомных масс хлора, в результате получается 1,008 + 35,453 = 36,461 г / моль. Молекулярная масса CaCO3 равна добавлению атомных масс 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. Мольное соотношение определяет, 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. Мольное соотношение для CaCO3 составляет 1 моль. Для CaCO3 требуется 2 моля HCl, следовательно, соотношение составляет 1-2. Для HCl 1 моль HCl требует 1/2 моля CaCO3 для завершения реакции, поэтому соотношение для HCl составляет 1: 1/2.
Определите ограничивающий реагент для реакции. Ограничивающий реагент уравнения - это 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 грамма CaCO3 и 10,938 грамма HCl. Преобразуйте эти значения в моль, разделив на их молекулярные массы. Есть 0,300 моль CaCO3 и 0,478 моль HCl. Согласно мольному соотношению для CaCO3, 0,300 грамма CaCO3 потребует 0,600 грамма HCl для полной реакции. Следовательно, HCl является ограничивающим реагентом.
Вычтите количество каждого реагента из исходного количества, чтобы найти количество реагентов, превышающее потребность. Используя мольное соотношение для HCl, 0,478 моля HCl требуется 0,239 моль CaCO3 для завершения реакции. Избыточное количество CaCO3 - это начальное количество 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 молекулярной массе, умноженной на количество молей. CaCO3 является единственным избыточным реагентом в этом примере, поэтому количество CaCO3 составляет 100,089 * 0,061 = 6,105 грамма.