化学・反応式・量的関係/原理と探求
限界反応物の解説
両方の反応物を多く入れたからといって、両方とも最後まで反応するわけではありません。反応式の係数比と投入モル数を比較し、まず消費される限界反応物を探します。生成物の量だけでなく、残る反応物まで含めなければ、反応前後の質量を正しく比較することができる。
どのような原理？
限界反応物が生成量を決めます。反応後は生成物と残った反応物の両方を含めなければ質量が保存されます。
重要な関係
ξ = min(nᵢ/νᵢ) ・残量 = nᵢ−νᵢξ · 生成量 = ν生成物ξ
観察してみよう
- スキームと2つの投入物質量を選んで実行します。製品と残りの物質を一緒に数えて質量を確認してください。 n/νが同じ場合は、2つの反応物が一緒に消費されます。
- H₂3molを維持し、O₂1molと2molをそれぞれ実行・記録します。
- O₂のみ1.5molに変えた条件と、投入モル数は基準値に維持し、反応式のみアンモニア合成に変えた条件を記録します。
結果を読み解く
限界反応物はどのような値で決まりますか？
スキームの係数νで割ったモル数を比較する必要があります。 H₂は3/2=1.5mol、O₂は1/1=1molなのでξ=1molで水は2mol生成されます。
モデルの仮定と限界
決められた三つの反応が副反応なしに完結すると仮定します。平衡・速度・実際の収率は除きます。モル質量は、H=1、C=12、N=14、O=16 g/molの教育用原子量で計算します。円はモル数束の模式図であり、実際の分子数ではありません。 ξの単位はmolです。