Как понять, какого реагента не хватит?

Опорная карта

Схема модели

Только бумага, калькулятор и готовые данные. Не проводите реакции, не получайте газы, не нагревайте вещества и не смешивайте бытовую химию.

Ситуация и вопрос

В бумажной модели 2H₂ + O₂ → 2H₂O даны 3 mol H₂ и 2 mol O₂. Оба числа положительны: закончится ли всё одновременно? Сначала составьте карточки в отношении 2:1 и посмотрите, какой набор кончается раньше. Реальные газы не используйте.

Новые слова без пропусков

Ограничивающий реагент задаёт максимальное количество продукта в принятой модели полного превращения. Избыток — часть другого реагента, остающаяся после этого. Для одной заданной реакции сравните n/ν для каждого реагента, где ν — его положительный коэффициент. Наименьшее отношение задаёт предел. При равенстве смесь стехиометрическая.

Предскажите

Предскажите, можно ли выбрать ограничивающий реагент только по меньшей массе или меньшему числу молей. Для 3 mol H₂ и 2 mol O₂ сравните не 3 с 2, а 3/2 с 2/1. Объясните, зачем делить на коэффициент.

Исследуйте или разберите данные

Запишите начальные количества, расход и остаток отдельными строками. Для H₂ коэффициент 2, для O₂ — 1. Отношения 1,5 mol и 2 mol описывают одинаково нормированные возможности реакции; число «1,5» не является количеством любого продукта без учёта его коэффициента.

Разобранный пример

Минимум n/ν равен 1,5 mol, поэтому H₂ ограничивает. Израсходуются 3 mol H₂ и 1,5 mol O₂, образуется 3 mol H₂O. Кислорода останется 2−1,5=0,5 mol. Его остаток не прибавляется к количеству воды.

Где легко ошибиться

Ошибка: объявить O₂ ограничивающим, потому что 2 меньше 3, или перевести весь исходный O₂ в продукт. Выход ограничен одновременно обоими исходными количествами. Отрицательный остаток означает ошибку модели или расчёта. Здесь предполагаются одна реакция и полное превращение ограничивающего реагента.

Перенос в новый случай

Новый случай той же модели: 4 mol H₂ и 1 mol O₂. Найдите ограничивающий реагент, количество H₂O и остаток H₂. Затем проверьте набор 2 mol H₂ и 1 mol O₂: есть ли избыток в идеальной модели?

Ответ и проверка памяти

Проверка: в первом случае ограничивает O₂; образуется 2 mol H₂O, остаётся 2 mol H₂. Во втором количества стехиометрические, избытка нет. Проверьте атомы не только в продуктах, но и в оставшихся реагентах; остаток тоже часть итоговой системы.

Задание

Для 2H₂ + O₂ → 2H₂O даны 1 mol H₂ и 1 mol O₂. Что ограничивает? Сколько O₂ останется?

Ответы

Когда вернуться

Закройте страницу и через 10 минут воспроизведите карту, определите термины своими словами и решите новый случай. Через сутки и через неделю повторите без подсказки. Если ошибка осталась, вернитесь к разобранному примеру и запишите, какой шаг был пропущен.

Источники и границы

• OpenStax: limiting reactants and yields

Как рассчитать массу продукта по уравнению реакции?

Почему полученная масса отличается от расчётной?