Решен пример: Изчисляване на количеството продукт, образуван в реакция с ограничаващ реагент

Дадена ни е една химична реакция, при която реагират газообразен въглероден моноксид и газообразен водород, и когато те реагират, се получава метанол. Това е доста интересно. Метанолът има много приложения. Едно от тях е като гориво за състезателни коли. Но ние ще разгледаме колко метанол можем да произведем, ако имаме определено количество въглероден монооксид и молекулярен водород. Да кажем, че имаме 356 грама въглероден моноксид и 65,0 грама молекулярен водород. Спри видеото и въз основа на тази информация изчисли колко грама метанол ще произведем. Добро място за начало е да преобразуваме тези количества въглероден монооксид и молекулярен водород в молове. За да направим това, можем да вземем периодичната таблица на елементите. За да намерим моларната маса на въглеродния монооксид – можем да погледнем моларните маси на въглерода и кислорода и да ги съберем. 12,01 + 16, това дава 28,01 грама на мол. Ако искаме да представим количеството в молове, трябва да умножим масата по молове на грам. И за всеки мол имаме – току-що го сметнахме – 28,01 грама на мол. Това е приблизително равно на 356 делено на 28,01, равно на – да видим, и имаме три значещи цифри тук и четири тук. Ще закръгля резултата като приблизително 12,7 мола. И после можем да направим същото за молекулярния водород. И тук за всеки един мол колко грама... или каква е моларната маса на молекулярния ни водород? Моларната маса на един атом водород е 1,008 грама на мол, но всяка молекула водород има два водородни атома, така че моларната маса е... 2*6... тоест 2,016. 2,016 грама на мол или един мол за всеки 2,016 грама. И това е приблизително равно на – изваждам калкулатора отново, 65 делено на 2,016 е равно на това. (показва резултата) Имаме три значещи цифри тук, четири значещи цифри тук, тоест, ако закръгля до третия знак, това е приблизително 32,2 мола. Първото нещо, за което да помислим, е това, че в реакцията ни за всеки мол въглероден моноксид използваме два мола молекулярен водород, при което се получава един мол метанол. Каквото количество в молове въглероден моноксид използваме, ще ни трябва два пъти повече водород. Виждаме, че това е молекулярен водород. Така че 2*12,7 дава 25,4. Имаме повече от достатъчно молекулярен водород. Ще използваме 25,4 мола молекулярен водород. Как направих това? Това е равно на два пъти броя молове въглероден моноксид, два пъти тази стойност ето тук. (посочва със синя стрелка на екрана) И можем веднага да видим колко ни е в излишък. Ще имаме останал излишък от – 32,2 минус 25,4, което дава 6,8 мола молекулярен водород. Колко мола метанол ще получим? Ще получим такъв брой молове, колкото мола въглероден моноксид реагират. Това е отношение едно към едно. Ще произведем 12,7 мола метанол. Ще запиша това тук. Ако имам 12,7 мола метанол, СН3ОН, как да преобразуваме това в грамове? Трябва да умножа това по броя грамове на мол, така че да се съкратят моловете – или моларната маса на метанола а за да намерим моларната маса на метанола, отново ще извадя калкулатора. Имаме четири водородни атома в една молекула метанол. Умножаваме 4 по 1,008, което дава това. (резултата на екрана) И после към този резултат ще добавим атомната маса на въглерода, понеже имаме само един въглероден атом – плюс 12,01, а после плюс масата на един кислороден атом в тази молекула метанол. Получаваме това. (показва резултата) Ще закръглим до мястото на стотните, понеже моларните маси на кислорода и въглерода бяха с точност само до стотните, тоест 32,04. 32,04 грама на мол. Имаме 12,7 мола по 32,04 грама на мол, което ще ни даде какво количество метанол ще произведем. Да видим – имаме три, четири значещи цифри, ще закръгля до три значещи цифри. Приблизително 407 грама метанол, 407 грама СН3ОН. Следващият въпрос е каква е масата на останалия ни водород. Просто трябва да преобразуваме моловете водород, които са ни останали, в грамове. 6,8 мола молекулярен водород по – моларната маса тук в грамове на мол, ще е реципрочното на това ето тук, тоест по 2,016, и получаваме следния резултат. (показва на екрана) И ако закръглим до две значещи цифри, както имам ето тук, това ще ни даде (посочва на екрана) остатък от приблизително 14 грама молекулярен водород. Използвали сме доста от водорода. Използваме около 51 грама и имаме 14 грама остатък. Тук въглеродният монооксид беше ограничаващият реактант.