Embedded Files
En leksaksfabrik tillverkar små bilar. Varje bil har ett skrov, två lyktor och fyra hjul. I fabrikens materiallager finns nu 610 skrov, 1230 lyktor och 2410 hjul.
Hur många bilar kan fabriken producera före lagret behöver fyllas på?
Eftersom delarnas antal inte går jämnt ut kommer någon av delarna att begränsa mängden bilar som kan tillverkas. Vilken del tar slut först?
I kemiska reaktioner reagerar utgångsämnen alltid i det förhållandet som ges i reaktionslikheten. Hittills har vi enbart räknat med att vi alltid har exakt den mängd utgångsämnen som behövs för att alla utgångsämnen skall reagera. I praktiken kommer oftast ändå något utgångsämne att ta slut före de andra, vilket leder till att reaktionen avstannar. Det finns alltså en begränsande faktor för hur mycket produkt som kan produceras ur givna mängder utgångsämnen.
Exempel 1: Framställning av vätgas
Exempel 1: Framställning av vätgas
Då magnesiummetall reagerar med saltsyralösning bildas magnesiumklorid och vätgas enligt reaktionslikheten
Mg(s)+ 2 HCl(aq) → MgCl2(aq) + H2(g)
Hur många mol vätgas bildas då 3 mol magnesium reagerar med 5 mol saltsyra?
Ur reaktionslikheten fås ett förhållande för substansmängder. Vi utnyttjar detta förhållande och räknar ut två alternativ för reaktionen.
Ur reaktionslikheten fås ett förhållande för substansmängder. Vi utnyttjar detta förhållande och för att jämföra vilket ämne som tar slut först. Uträkningen kräver två steg för att vi skall få reda på mängden vätgas.
1. Då all Mg reagerar
Vi har tillgång till 3 mol magnesium. Vi räknar ut hur många mol HCl som behövs för att all magnesium skall reagera:
Det krävs mera saltsyra än vi har tillgång till i denna reaktion (finns bara 5 mol). Detta leder till att saltsyran kommer att ta slut före all magnesium har reagerat. HCl är alltså reaktionens begränsande faktor.
2. Då all HCl reagerar
Vi har tillgång till 5 mol saltsyra. På basen av reaktionslikheten fås ett förhållande mellan substansmängder. Vi utnyttjar förhållandet för att räkna ut hur många mol vätgas som bildas.
Svar: Det bildas 2,5 mol vätgas
Exempel 2: Hur många gram bildas?
Exempel 2: Hur många gram bildas?
Vi tillverkar en lösning av 3,5 g bariumklorid i 100 ml vatten. I denna saltlösning tillsätts 20 ml silvernitratlösning (AgNO3) vars koncentration är 1,5 mol/l. Silverklorid bildar en fällning som kan torkas och vägas. Vilken massa kan vi förvänta oss?
Lösningsstrategi
Skriv en balanserad reaktionslikhet.
Beräkna substansmängderna för utgångsämnena
Utnyttja reaktionslikhetens koefficienter för att hitta förhållandet mellan substansmängder.
Beräkna begränsande faktorn på basen av substansmängderna
Beräkna produktens substansmängd på basen av begränsande faktorn
Beräkna produktens massa
Lösning
Vi skriver en reaktionslikhet för utfällningsreaktionen och balanserar den:
BaCl2(aq) + 2 AgNO3(aq) → 2 AgCl(s) + Ba(NO3)2(aq)
Vi beräknar substansmängden för bariumklorid. Vi vet massan och kan beräkna molmassan på basen av periodiska systemet.
Vi beräknar substansmängden för silvernitrat på basen av volymen (20 ml = 0,020 l) och koncentrationen.
På basen av reaktionslikheten fås ett samband mellan substansmängder. Vi utnyttjar sambandet för att beräkna substansmängden för BaCl2 i det fallet att all AgNO3 har reagerat.
För att all AgNO3 skall reagera krävs 0,015 mol BaCl2 . Det finns ändå ca 0,017 mol BaCl2 , vilket betyder att all BaCl2 inte har förbrukats i reaktionen. AgNO3 är alltså reaktionens begränsande faktor.
Vi beräknar substansmängden för silverklorid på basen av silvernitratens substansmängd. Ur reaktionslikheten fås förhållandet mellan substansmängder:
Vi beräknar massan för silverklorid.
Svar: Vi kan förvänta oss att massan blir ca 4,3 g.
Tips: Öva begränsande faktorn med ett interaktivt spel
Tips: Öva begränsande faktorn med ett interaktivt spel
University of Colorado har gjort ett övningsspel om begränsande faktor. Spelet har en introduktion (övningsversion) där du tillverkar smörgåsar och övar på tanken av begränsande faktor före du löser tre modellreaktioner. Totalt kan du i spelet öva dig på uppgifter med 15 kemiska reaktioner.
Spelet hittar du här: PHET: Reaktanter, produkter och rester
Öva räkna med begränsande faktor
Öva räkna med begränsande faktor
Övningen finns som ett google dokument nedan. (Lösningarna finns på sid 2 i samma dokument. Du hittar dem med att skrolla neråt)
Page updated
Google Sites
Report abuse