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Limiting Reactant Example Problem 1
相關課程
- 題目說 甲醇
- 也就是賽車和直接乙醇燃料電池用的燃料
- 可以由一氧化碳和氫氣的反應
- 制備得到
- 這就是生成物甲醇
- 現在給我們356g的一氧化碳
- 所以一氧化碳是356g
- 以及65g的氫氣
- 氫氣分子
- 把它們混合以便發生反應
- 問 能夠生成多少克的甲醇？
- 以及 當不足量的反應物消耗完時
- 剩下的過量的反應物有多少克？
- 這說明了它是一個關於不足量反應物的問題
- 就是說這兩個反應物中
- 一個太多 一個太少
- 這就是那兩個反應物
- 其中較少的一個是不足量的反應物
- 而它決定了反應能生成多少
- 產物
- 較多的一個
- 是過量的反應物
- 但是首先我們要判斷出
- 哪個是不足量的 哪個是過量的
- 在做這個工作之前
- 我們總要檢查一下
- 我們的反應式已經配平了
- 所以我們來檢查一下
- 在反應式的左邊
- 有一個碳
- 反應式右邊也有一個碳
- 這樣看起來還行
- 而在反應式的左邊
- 有一個氧
- 反應式的右邊也有一個氧
- 也沒問題
- 左邊是四個氫 2×2
- 右邊也是四個氫
- 是3+1
- 所以它已經配平了 我們可以開始
- 判斷哪個是不足量的反應物
- 方法就是計算
- 給出的反應物的物質的量
- 然後根據反應式的
- 化學計量數之比
- 求出需要多少
- 這個值我們已經知道了
- 我們知道每2mol的氫氣
- 需要--
- 從反應式中可以容易得知
- 需要1mol的一氧化碳
- 這是反應式告訴我們的
- 那我們來看看給出的氫氣的物質的量
- 和一氧化碳的物質的量吧
- 第一步是…
- 算過好幾次了
- 一氧化碳的相對分子質量是多少？
- 一氧化碳的相對分子質量
- 我把它寫在這
- 一氧化碳的相對分子質量
- 一個碳 相對原子質量是12
- 最好能背下來
- 碳、氧和氫都經常出現
- 然後氧是16
- 等於28
- 相對分子質量是28
- 這表示一氧化碳…
- 假設我們用這個方法…
- 我們先算一氧化碳的
- 那麽給出的一氧化碳
- 質量是356g
- 而我們想要的是
- 給出的一氧化碳的物質的量
- 所以我們想知道1mol是多少克
- 但是我確實寫…
- 1mol有多少克？
- 那麽1mol一氧化碳有多少克呢？
- 那 它的分子量是28
- 所以如果我們有1mol
- 也就是6.02×10^23個分子的
- 一氧化碳
- 那麽質量就是28g
- 所以1mol一氧化碳是28g
- 也就是1mol/28g
- 我之所以要把克數
- 放在分母
- 是因爲它可以被消掉
- 把這兩個乘起來 就可以消掉它們了
- 所以剩下的有356×1/28mol
- 一氧化碳
- 那我們算一下
- 等於356/28…
- 沒錯 只要算這個就行了
- 356/28 等於12.71
- 我們就取12.7mol一氧化碳
- 現在氫氣用同樣的方法處理
- 我們有65g氫氣分子
- 氫氣的相對分子質量是多少？
- 我用綠色來寫
- 氫氣的相對分子質量是…
- 每一個氫原子的原子質量是1
- 乘以2 就等於2
- 那麽我們有65g氫氣分子
- 同樣地 我們想把它表示成莫耳數
- 所以把它乘上--
- 1mol氫氣是多少克來著？
- 我們剛剛算出來了
- 1mol的質量等於它的分子量 2
- 所以1mol的質量是2g
- 你可以把它看成2g/mol
- 或是1mol/2g
- 我們要把克數放在分母
- 這樣就可以消掉了
- 開始算數吧
- 這個和這個消掉了
- 得到65×1/2
- 65/2是多少…
- 32.5mol氫氣
- 現在我們準確知道給出的一氧化碳
- 和氫氣的物質的量各是多少
- 再來計算一下比例
- 方法就和這個一樣
- 我們有32.5--
- 這是已知的--
- 32.5mol氫氣
- 我把它寫的工整一點
- 32.5mol氫氣
- 然後還有12.7mol的…
- 用同樣的顏色
- 12.7mol的一氧化碳
- 如果我們就這麽比 會得到什麽？
- 我猜你應該能想象得到
- 用分子除以分母
- 就是32.5/12.7
- 結果是？
- 32.5/12.7是…
- 哦錯了
- 再來一遍
- 32.5！ 哦漏 這按鈕有點坑爹
- 我還是用鍵盤吧
- 32.5/12.7等於
- 這下好多了
- 等於2.5… 算2.56吧
- 所以這個可以等於
- 如果我要把它重寫
- 應該開始就寫在這裡
- 可以寫成
- 2.56mol氫氣
- 比上1mol一氧化碳
- 這是反應發生所需要的條件
- 是由配平的反應式告訴我們的
- 它說需要 2mol的氫氣
- 去跟每1mol一氧化碳反應
- 又根據所給的條件
- 我們又算出
- 每1mol一氧化碳
- 我們都有2.56mol氫氣
- 所以氫氣是過量的
- 每1mol一氧化碳只需要2mol氫氣
- 而我們有2.56mol
- 所以氫氣有一定的剩余量
- 所以過量反應物是氫氣
- 氫氣是過量的反應物
- 另一個就是不足量的反應物啦
- 我們沒有足夠的一氧化碳
- 和全部的氫氣反應掉 對吧？
- 每2.56mol氫氣只有1mol一氧化碳
- 而實際上
- 他可能需要1.25mol…
- 應該是1.28mol 對應每2.56mol氫氣
- 因爲比例是1:2
- 所以我們沒有足夠的一氧化碳
- 來跟全部的氫氣反應
- 所以一氧化碳是不足量的反應物
- 現在已知這個是過量反應物
- 我們就可以用化學計量數之比
- 算出能生成多少甲醇
- 這會受到一氧化碳的量的限制
- 我有提到
- 氫氣不是限制的反應物吧？
- 一氧化碳才是限量反應物
- 我們的氫氣是過量的
- 那我們有多少一氧化碳呢？
- 已經算出來了
- 有12.7mol一氧化碳
- 然後我們看…
- 我寫在這裡好了
- 我們有12.7mol的一氧化碳
- 然後觀察原始的反應式
- 我們看到 每1mol的一氧化碳
- 都可以生成1mol的甲醇
- 我們寫下來
- 乘以
- 我們想把一氧化碳放在分母
- 就是每消耗1mol一氧化碳
- 會有1mol甲醇
- 也就是 CH3OH--
- 我寫對了嗎 嗯沒錯
- 生成
- 這是我們直接從平衡反應式得到的
- 這個計算相當容易
- 但是它會有正確的單位
- 記著 我們用的是一氧化碳
- 而不是氫氣
- 因爲CO才是限量反應物
- 它才是起決定性作用的
- 如果我們把氫氣當做限量反應物
- 那我們的一氧化碳就會不夠
- 反應進行完全
- 所以這就限制了
- 反應進行的程度
- 不過這裡的目的是消掉這個和這個
- 所以 很明顯
- 如果用12.7mol一氧化碳反應
- 會生成
- 會生成12.7mol的甲醇
- 然後就只要求
- 12.7mol甲醇的質量
- 那麽我們就要求它的分子量
- 甲醇的結構式 CH3--
- 這兒是H3-- H3OH
- 它的分子量是12+3×1
- 加上3 加16 加1
- 結果是？
- 這裡是20+12 等於32
- 如果我們想到相對分子質量
- 或者不 就直接說32mol…
- 這是它的分子量
- 也就是說如果有1mol
- 那麽就是32g甲醇/1mol甲醇
- 又一次 這是
- 通過求分子量得到的
- 現在要把甲醇由物質的量
- 轉換成質量數
- 只需要用這個乘以這個就行了
- 這時候單位就有用了
- 這個是分子 這個是分母
- 我來複製粘貼吧
- 先把這個 複製 粘貼
- 然後把它乘上這個
- 複製 粘貼
- 現在它們都在這了
- 我要選一個不同的顏色 比如藍色
- 像這樣 把這兩個乘起來
- 把甲醇的物質的量消掉了
- 剩下12.7×32 等於…
- 我還是用鍵盤吧
- 算出來
- 12.7×32 等於406.4
- 這裡我好像多保留了一位有效數字
- 不過就這樣吧
- 406.4 實際上
- 我應該保留正確的有效數字
- 所以是406g
- 我把它四捨五入了
- 406g甲醇
- 我把單位寫完整
- 406g的甲醇--
- 屏幕不夠寫了
- 生成了
- 我把“生成”寫在下面
- 這樣我們就全部完成了
- 我想這就是第一問的答案
- 甲醇有多少克
- 有多少克呢 是406…
- 記憶有點短路了
- 是406g
- 又問在限量反應物消耗完後
- 剩余的過量反應物的質量是多少？
- 有很多方法可以解這個
- 最簡單的方法是從
- 被反應掉的質量入手
- 我們在這裡開始 65g
- 嗯別寫錯了
- 應該是356g一氧化碳
- 和65g氫氣
- 然後可以生成的406g甲醇
- 而我們已經知道
- 一氧化碳是不足量反應物
- 所以這些都全部反應掉了
- 而氫氣只反應了一部分
- 那麽我們計算一下
- 轉化了的物質的質量等於406克
- 因爲這是產物的質量
- 讓我順著這個思路走下去
- 反應式左邊 總共有多少物質？
- 有356+65
- 一開始反應物總共有421g
- 總共421g反應物
- 最終得到了406g的產物
- 我們的甲醇
- 這意味著421-406的反應物
- 沒有參與反應
- 那麽是421-406
- 等於多少？
- 21-6=15 15g反應物沒用上
- 這些沒有被使用的反應物
- 就是過剩的
- 我們已經知道過剩的是氫氣
- 所以這15g一定是
- 沒用到的15g氫氣
- 所以剩下了15g氫氣
- 另一種解同一道題的方法
- 是 你看
- 開始我們有12.7mol的一氧化碳
- 這是限量反應物
- 比例是2:1…
- 所以你需要2mol氫氣
- 跟1mol一氧化碳反應
- 好的 現在有12.7mol的一氧化碳
- 就需要兩倍物質的量的氫氣
- 你會問了 兩倍是多少？
- 是25.4mol
- 需要的是25.4mol 而你有32.5mol
- 把這個差距減出來
- 是32.5-25.4
- 這就是剩下的氫氣的物質的量
- 再乘上它的莫耳質量
- 就是2 這樣
- 你又得到相同的結果
- 得到15g
- 我們來做一遍吧
- 我想確保你們都能明白
- 我們從12.7mol的一氧化碳開始
- 還知道我們需要
- 2mol的氫氣來和每1mol的CO反應
- 這是必須的
- 然後這個和這個消掉了
- 12.7×2=25.4 需要25.4mol的H2
- 那25.4mol的氫氣質量是多少呢
- 我寫一下
- 需要25.4mol氫氣參與反應
- 乘以--
- 呐 氫氣的分子量是2
- 所以1mol 就是2g氫氣
- 對每1mol氫氣
- 這兩個約掉了
- 那麽25.4×2是多少？
- 是50.8
- 所以所需的氫氣是50.8g
- 也就是在反應中被轉化的氫氣的質量
- 現在要求的是剩下的
- 轉化了50.8
- 開始的是65
- 那就是65-50.8
- 結果是？
- 你將會剩下14.2g
- 這個數跟我們剛剛
- 從421-406得到的15相比
- 這個14.2和15的差異
- 僅僅是因爲在保留有效數字不夠
- 造成的誤差
- 無論如何 希望這集影片對你有幫助
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