Стехиометрия: Ограничаващ реагент

Да кажем, че имаме амонячен газ. Това е NH3 и е газ, затова е това г (g) в скоби. И го комбинираме с молекулен кислород, който също е газ. И тази реакция произвежда азотен оксид. NO, оксид, има само един кислороден атом. Това също е газ, нарича се азотен оксид, да не се бърка с диазотен оксид. Ще запиша диазотен оксид, той е N2О, това е "райски" газ. Не искам да се отклонявам твърде много, трябва да се фокусираме върху задачата. Това е азотен оксид или азотен моноксид. Той е замърсител, мисля, че идва от цигарения дим. Мисля, че се използва и в тялото. Можеш да провериш в интернет. Това е твоят оксид. Амонякът е важен наторител. Знаеш всичко за кислорода. И това произвежда също малко вода. Тоест плюс Н2О. И ни казват, че ни дават 34 грама амоняк. И ни дават 32 грама кислород. Това ще е молекулата на кислорода, О2. Въпросът е колко грама азотен моноксид или азотен оксид ще бъдат произведени? Колко NO ще бъде произведен в грамове? Това е задача по стехиометрия. И важното нещо, което да направим първо, е да се уверим, че имаме изравнено уравнение, преди да започнем каквото и да е. Но уравнението не е изравнено. Нека потвърдим, че не е изравнено. Да видим, имаме един азотен атом тук, имаме един азотен атом тук. Дотук изглежда добре. И, помни, логиката е да започнеш със сложните неща и да оставиш молекулите от един и същи атом за последно. Понеже тях можеш да поправиш накрая, без да объркваш нищо друго. Водородът, имаме три водородни атома вляво. Вдясно имаме два водородни атома. Да видим, как можем да имаме три водородни атома вдясно? Ако умножим това по 1,5 имаме три водородни атома от тази страна. 1,5*2, имаме три водородни атома вдясно. Нещата изглеждат добре. Имаме два кислородни атома вляво. Колко кислородни атома имаме вдясно? Имаме един кислороден атом тук и имаме един кислороден атом в тази молекула, но имаме 1 цяло и 1/2 от цялата молекула. Така че имаме 1,5 кислородни атома и после имаме още един кислороден атом. Имаме 2,5 кислородни атома вдясно, в тази молекула имаме само два. Какво трябва да направим? Как можем да получим 2,5 кислородни атома тук? Ако умножим по 5/4 или 1,25. (5/4)*2 е 5/2, което е 2,5. Сега имаме 2,5 кислородни атома. (5/4)*2 е 2,5. 1 + 1,5 също е 2,5. Все още не сме изравнили уравнението. Не можем да оставим уравнението с тези странни десетични дробни числа тук. Нека го пренапишем. Ако искаме да ги премахнем, можем да умножим цялото уравнение по 2. Не, не 2. Трябва да умножим цялото уравнение по 4, за да се освободим от това 4 в знаменателя. Трябва да умножим цялото уравнение по 4, имаме 4 молекули амоняк. Можем дори да мислим за това като за молове. Сега мисля за отделни молекули. Но можем да кажем, че имаме 4 мола амоняк. 4*6*10^23 молекули амоняк. И по двата начина върши работа. Надявам се, че започваш да виждаш защо са важни моловете. Плюс 5 молекули, засега ще мисля за тях като за отделни молекули, плюс 5 молекули молекулярен кислород. Помни, мислим за нещата по отношение на – забравих какво щях да кажа. Просто умножаваме всичко по 4, ето това правим. Произвежда 4 мола азотен оксид. Тоест 4NO + – умножихме двете страни по 4 – + 6 молекули вода. 6Н2О. Готово, добре се упражнихме в балансирането на уравнения. Нека се върнем към първоначалната си задача. Дават ни 34 грама амоняк. Трябва да намерим колко мола амоняк ни дават. Каква е атомната маса на амоняка? Не атомна маса, а молекулната маса на амоняка. Имаме си работа с азот-14, който има масово число 14. Водородът има масово число от 1. Тоест всеки азотен атом има маса 14. Всеки водороден атом има маса от 1. Помни, водородът е малко странен. Няма неутрони, поне в най-традиционния си вид. Има масово число от 1. Той е просто протон и електрон, ако е неутрален. Това е 3*1. Имаме три водородни атома. Тоест атомната маса на една молекула амоняк е 14 + 3, което е равно на 17 единици атомна маса. Друг начин да запишем това: ако една молекула амоняк е 17 единици атомна маса, тогава колко грама е един мол амоняк? Тя ще е 17 грама. Колко мола амоняк ни дават? Дават ни 34 грама амоняк, 1 мол е 17 грама. Тоест ни дават 2 мола. 34 е 2*17. Това са 2 мола. Дават ни два мола амоняк. Да видим колко кислород ни дават. Или колко молекулярен кислород ни дават в този случай. Да видим, масата на кислорода сам по себе си е 16. Масата на атомния кислород, трябва да внимаваш тук, понеже понякога хората казват, че имаме 32 грама кислород, когато говорят за молекулния кислород. Предполагам, че и в двата случая няма значение. Но понякога, когато говорят за кислород, трябва да се увериш дали е молекулен, или атомен кислород. Но атомната маса на кислорода е 16. Мога да потвърдя това, като погледна периодичната таблица тук долу. 16. Каква е молекулната маса на двуатомната молекула О2? Тя има 2 кислородни атома, така че ще е 2*16, което е равно на 32 единици атомна маса. Една молекула О2 е 32 единици атомна маса. Или, колко грама е 1 мол О2? Ако една молекула е 32 единици атомна маса, тогава 6*10^23 от тези молекули ще са толкова грамове. 32 грама. Колко мола кислород са ни дали? Дали са ни точно 32 грама кислород, което е точно 1 мол. Дали са ни 34 грама амоняк, което е 2 мола. Да видя дали мога да напиша това в хубав ярък цвят. Дават ни 2 мола амоняк. Имаме 1 мол кислород. Когато гледаме тази реакция, за всеки 4 мола амоняк ни трябват 5 мола кислород. Или за всеки 5 молекули кислород ни трябват 4 мола амоняк. Нещо не съвпада тук. Обикновено ни трябват повече молове кислород, отколкото амоняк. В този пример, с който работим, ни дават по-малко молове кислород, отколкото амоняк. Дават ни по-малко кислород, отколкото ни трябва за всичкия този амоняк. В един идеален свят ни трябват 2 мола амоняк, ще ни трябват 2,5 мола кислород. Съотношението амоняк към кислород – нека запиша това. В различен цвят, че това става скучно. Съотношението амоняк, NH3, към кислород в изравненото ни уравнение – нека оградя това, за да знаеш, че е най-важната част от всичко, което пиша... Съотношението в тази реакция е 4:5. Ако ми дадат 2 мола амоняк, на колко е равно това? Ако ми дадат 2 мола амоняк, колко мола кислород ми трябват? Трябват ми 2,5 мола кислород. Вярно ли е това? Да, 4/5. 1,25. Ако удвоиш тези числа, получаваш 4/5. Трябват ми 2,5 мола. Но нямам 2,5 мола кислород. Имам само 1 мол кислород. Кислородът ще е ограничаващият реагент в тази реакция. Нямам достатъчно кислород. Имам много амоняк, но нямам достатъчно кислород, който да реагира с него. Това е ограничаващият реагент. Както казах преди, думите реагент и реактант се използват взаимнозаменяемо. Но когато хората говорят за ограничаващите такива, те по принцип ги наричат реагент. Кислородът е ограничаващият реагент. Имаме излишък от амоняк. При положение че имаме 1 мол кислород, колко мола амоняк могат да реагират с това? Тази реакция ще изглежда ето така. Имам само 1 мол кислород. Вместо 5О2, трябва да запиша 1О2. Нека се уверя, че това не е 10. Нека го направя в друг цвят. Имам 1О2, вместо 5О2. Колко амоняк ще реагира с това? Съотношението е 4:5. Ще имам 0,8 амоняк. 4 е към 5, както 0,8 е към 1. И ако взема цялото това уравнение тук горе и го разделя на 5, получавам какво всъщност ще се случи. Това делено на 5 е 0,8 азотен оксид или азотен моноксид. Плюс 6/5 мола Н2О. И първоначалният въпрос беше: "Колко грама азотен оксид ще произведем?" Имаме 1 мол кислород, 0,8 мола амоняк и ще произведем 0,8 мола азотен оксид. Понеже имаме само един мол кислород. 0,8 мола азотен оксид или азотен моноксид. Каква е атомната маса, молекулярната маса на азотния оксид? Азотът има 14 единици атомна маса. Кислородът е 16. Правили сме това преди. Но можеш да потвърдиш, кислородът е 16, азотът е 14. Една молекула азотен оксид е равна на 30 единици атомна маса. 1 мол или 6,02*10^23 молекули азот, следователно, ще е 30 грама. И колко мола произвеждаме в тази реакция? Понеже кислородът беше ограничаващият реагент, имахме само 1 мол кислород тук. Поради това можем да произведем само 0,8 мола азотен оксид. 0,8 мола азотен оксид, 1 мол е 30 грама. 0,8 мола NO ще е равно на 0,8*30, което е равно на 24 грама. Тоест ще можем да произведем 24 грама азотен оксид. И може да се запиташ: "Използваме само 0,8 мола амоняк. В първоначалната ни задача ни дават 2 мола амоняк, така че какво се случва с излишния амоняк?" Приемайки, че сме го смесили много добре, буквално ще ни останат 1,2 мола амоняк, които в крайна сметка не вършат нищо. Така че ще имаме 24 грама азотен оксид. И после използвахме 0,8 мола амоняк. И ще ни останат 1,2 мола амоняк. И, ако искаш, можеш да откриеш колко от първоначалните грамове е това. Просто намираш колко грама е 1 мол амоняк, това е 17 грама. И после просто го умножаваш по 1,2. Надявам се, че това ти беше интересно. Ако ти се стори малко объркващо, гледай видеото отново, спри го и опитай да го решиш самостоятелно. Но мисля, че трябва да започне да ти изглежда логично. Мисля, че трудната част са преобразуванията между молове и грамове. И след това се увери, че разбираш съотношенията. Разбираш, че това е съотношение 4:5 и винаги ще има по-малко амоняк, отколкото кислород. И ако имам само 1 мол кислород, тогава ще имам по-малко от 1 мол амоняк, дори при положение че ми дадоха 2. Кислородът, в този случай, беше ограничаващият фактор. Да кажем, че имах 10 мола кислород и 2 мола амоняк. В този случай амонякът щеше да е ограничаващият фактор. Понеже щях да имам повече от достатъчно кислород. Понеже за 2 мола амоняк ми трябват само 2,5 мола кислород. 10 молекули щяха да са твърде много. Ще се видим в следващото видео.