Kidolgozott mintafeladat: Termék mennyiségének kiszámítása a meghatározó reagens alapján

Ez a reakció, ahol szén-monoxid-gáz és hidrogéngáz reakciója során metanol keletkezik, elég érdekes. A metanolt sokféleképpen használják fel, ezek közül az egyik az, hogy versenyautók üzemanyaga. Most azt fogjuk tanulmányozni, hogy mennyi metanolt tudunk előállítani adott mennyiségű szén-monoxidból és elemi hidrogénből. Legyen 356 gramm szén-monoxid és 65,0 gramm elemi hidrogén. Állítsd meg a videót és ezekből kiindulva számítsd ki hány gramm metanol keletkezik. Először is váltsuk át ezeket a számokat: a szén-monoxid mennyiségét és az elemi hidrogénét anyagmennyiségre. Ehhez elővehetjük a periódusos rendszert, és hogy a szén-monoxid moláris tömegét meghatározzuk, megnézzük a szén és az oxigén moláris tömegét, és összeadjuk őket. Tehát 12,01 és 16, az 28,01 g/mol lesz. Ha át szeretnénk váltani mólba, akkor ezt meg kell szoroznunk mól per grammal. 1 mól a számításunk alapján 28,01 gramm. És ez megközelítőleg egyenlő 356 osztva 28,01-dal, ami egyenlő – ha itt három értékes jegy van, itt pedig négy – 12,7 mólra kerekítek. 12,7 mól. És ugyanezt megtehetjük az elemi hidrogénnel. Itt egy mól... mennyi az elemi hidrogén moláris tömege? A hidrogénatom 1,008 g/mol, viszont a hidrogénmolekula két hidrogént tartalmaz, tehát kettővel meg kell szorozni, így 2,016 gramm lesz. 2,016 gramm/mól, vagy egy mól 2,016 grammonként. Így ez körülbelül... vegyük elő ismét a számológépet, 65 osztva 2,016-del 3 értékes jegy, 4 értékes jegy, így 3 jegyre kerekítek, kb. 32,2 mól. Az első, amit észre kell venni, az, hogy a reakcióban egy mól CO-ra 2 mól hidrogénmolekula jut, és ezekből 1 mól metanol keletkezik. Bármennyi is a szén-monoxid anyagmennyisége, kétszer annyi hidrogénre, hidrogénmolekulára van szükségünk. Kétszer 12,7 az 25,4. Tehát több hidrogén áll rendelkezésre, mint amennyi kellene. 25,4 mól hidrogénmolekula fogy el. Hogy jött ez ki? Ez a kétszerese a CO anyagmennyiségének. Ennek a számnak a kétszerese ez a szám. Egyből látható az is, hogy mennyi a felesleg. Lesz felesleg, 32,2 mínusz 25,4 az 6,8. 6,8 mól hidrogénmolekula marad. Hány mól metanol keletkezik? Ugyanannyi, mint ahány mól szén-monoxid reagált. 1:1 az arányuk. Tehát 12,7 mól metanol fog keletkezni. Ideírom. 12,7 mól metanol, azaz CH₃OH. Hogy válthatjuk át grammra? Meg kell szorozni valahány gramm/móllal, hogy a mólok kiessenek. Tehát a metanol moláris tömege kell. A moláris tömeg kiszámításához ismét elővesszük a számológépet. A molekula tartalmaz 4 hidrogénatomot, 4*1,008 ennyi lesz, és ehhez hozzáadjuk a szén moláris tömegét, mivel egy szénatom van, tehát +12,01, és egy oxigén is szerepel a metanolmolekulában, ez lesz az eredmény. Századra kerekítem, mert az oxigén és a szén tömege csak század pontossággal van meg. Tehát 32,04 gramm/mól. 12,7 mól szorozva 32,04 gramm/móllal, ebből megkapjuk, hogy ennyi metanol keletkezik. Három értékes jegy, itt meg négy, ezért háromra kerekítek. Körülbelül 407 gramm metanol. 407 gramm CH₃OH. A következő kérdés: mennyi a megmaradt hidrogén tömege? Csak át kell váltanunk a feleslegben maradt hidrogén anyagmennyiségét tömegre. 6,8 mól hidrogénmolekula szorozva a moláris tömeggel, gramm/mólban ami ennek a reciproka. Tehát szorozzuk 2,016-del. Ez lesz az eredmény. Két értékes jegyre kerekítve, mivel itt ennyi van, körülbelül 14 grammot kapunk. Kb. 14 gramm elemi hidrogén marad. Elég sokat elhasználtunk. 51 gramm elfogyott, és 14 gramm maradt. A meghatározó reagens a szén-monoxid volt.