Problema reactiu limitant i reactiu en excés

Problema reactiu limitant i reactiu en excés
20 d'octubre de 2024 No hi ha comentaris Estequiometria, Química Oscar Alex Fernandez Mora
Es fan reaccionar 100 mL d’una dissolució $2$ M de clorur sòdic amb $150$ mL d’una dissolució $1$ M d’àcid sulfúric. Hi ha algun reactiu en excés? En cas afirmatiu, indiqueu-ho i determineu-ne la quantitat que no ha reaccionat.

Per resoldre aquest problema, seguirem un procés similar al de l’anterior, on determinarem la quantitat de mols de cada reactiu i veurem si hi ha algun reactiu en excés després de la reacció.

1. Reacció química

La reacció entre el clorur sòdic $\text{NaCl}$ i l’àcid sulfúric $\text{H}_2\text{SO}_4$ es pot escriure com:

$$\text{2 NaCl} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{Na}_2\text{SO}_4 + \text{2 HCl}$$

2. Quantitat de mols de cada reactiu

Clorur sòdic $\text{NaCl}$

  • Concentració: $2 \, \text{M}$
  • Volum: $100 \, \text{mL} = 0.1 \, \text{L}$

$$\text{Mols de } \text{NaCl} = \text{Concentració} \times \text{Volum} = 2 \, \text{mol/L} \times 0.1 \, \text{L} = 0.2 \, \text{mol}$$

Àcid sulfúric $\text{H}_2\text{SO}_4$

  • Concentració: $1 \, \text{M}$
  • Volum: $150 \, \text{mL} = 0.15 \, \text{L}$

$$\text{Mols de } \text{H}_2\text{SO}_4 = \text{Concentració} \times \text{Volum} = 1 \, \text{mol/L} \times 0.15 \, \text{L} = 0.15 \, \text{mol}$$

3. Determinar el reactiu limitant

D’acord amb l’equació balancejada:

  • Es necessiten $2 \, \text{mol}$ de $\text{NaCl}$ per cada $1 \, \text{mol}$ de $\text{H}_2\text{SO}_4$.

Ara determinarem quants mols de $\text{NaCl}$ es requereixen per reaccionar amb $0.15 \, \text{mol}$ de $\text{H}_2\text{SO}_4$:

$$\text{Mols de } \text{NaCl} \text{ requerits} = 2 \times \text{mols de } \text{H}_2\text{SO}_4 = 2 \times 0.15 = 0.3 \, \text{mol}$$

4. Comparar mols disponibles amb els requerits

  • Mols de $\text{NaCl}$ disponibles: $0.2 \, \text{mol}$
  • Mols de $\text{NaCl}$ requerits: $0.3 \, \text{mol}$

Això significa que hi ha menys $\text{NaCl}$ disponible que el necessari. Per tant, el clorur sòdic és el reactiu limitant.

5. Calcular mols d’$\text{H}_2\text{SO}_4$ que reaccionen

Com que el clorur sòdico és el limitant, es consumiran tots els seus $0.2 \, \text{mol}$:

$$\text{Mols de } \text{H}_2\text{SO}_4 \text{ que reaccionen} = \frac{0.2}{2} = 0.1 \, \text{mol}$$

6. Mols d’$\text{H}_2\text{SO}_4$ en excés

$$\text{Mols de } \text{H}_2\text{SO}_4 \text{ en excés} = \text{Mols inicials} – \text{Mols que reaccionen} = 0.15 – 0.1 = 0.05 \, \text{mol}$$

7. Conclusió

Reactiu en excés: Àcid sulfúric $\text{H}_2\text{SO}_4$
Quantitat en excés: $0.05 \, \text{mol}$

Resum:

  • Clorur sòdic: Limita la reacció, s’han consumit $0.2 \, \text{mol}$.
  • Àcid sulfúric: Hi ha un excés de $0.05 \, \text{mol}$ que no ha reaccionat.
Tags
Sobre l'autor
Oscar Alex Fernandez Mora Etern estudiant de la Rússia tsarista. Gran aficionat als destil·lats i als fermentats. Malaltís de llibres de la MIR i entusiasta del #LaTeX. Soci de l’ACBC. Important actiu del projecte Campana de Gauss

Leave a reply

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *