4.2: 限量反应物

以平衡化学方程式表示的反应物和产物的相对量通常称为<化学计量比。然而，实际上，反应物并不总是以平衡方程所指示的化学计量的量存在。

在化学反应中，首先消耗掉并限制形成的产物量的反应物是限制性反应物，而另一种物质则成为过量反应物。通常使用过量的一种或多种反应物来确保另一种反应物完全转化为产物。

考虑由以下方程式表示的水形成反应:

平衡方程表明氢和氧以2:1的化学计量比反应。如果这些反应物以任何其他量提供，则其中一种反应物几乎总是被完全消耗掉，从而限制了可能产生的产物的量。该物质是限制性反应物，另一种物质是过量反应物。要确定给定情况下的限制反应物和过量反应物，需要计算所提供的每种反应物的摩尔量，并将其与平衡化学方程式中表示的化学计量量进行比较。

化学计量表明，两摩尔的氢和一摩尔的氧反应生成两摩尔的水;也就是说，氢和氧以2:1的比例结合。想象一下，如果存在5摩尔的氢和2摩尔的氧。现在反应物的比例为5:2（或2.5:1），大于化学计量比2:1。因此，氢气过量存在，而氧气是限制性反应物。所有提供的氧气（2摩尔）的反应将消耗5摩尔提供的氢中的4摩尔，剩下1摩尔未反应的氢。计算提供的每种反应物的摩尔量，并将其与平衡化学方程式中表示的化学计量量进行比较，是确定极限反应物和过量反应物的一种方法。

一种替代方法涉及根据反应的化学计量计算由每种反应物以摩尔计形成的产物的量，然后比较该量。产生较少量产物摩尔的反应物是极限反应物。例如，五摩尔氢的完全反应将产生:

类似地，两摩尔氧气的完全反应将产生:

氧气产生较少摩尔的水，因此氧气是限制性反应物。一旦产生4摩尔H ₂ O，氧气将被完全消耗掉。氢与氧的化学计量比为2:1，需要四摩尔的氢才能与两摩尔的氧反应。

因此，（5摩尔H ₂ ＆minus; 4摩尔H ₂ = 1摩尔H ₂ ），一摩尔未反应的氢此反应完成后，仍保留。

本文改编自 OpenStax，化学2e，第4.4节:反应产量。