Nadmiar i niedomiar: zadania z rozwiązaniami

Nadmiar i niedomiar to najczęstszy sposób, w jaki matura próbuje Cię podejść. Ale zasada jest banalna jak robienie pizzy: choćbyś miał milion serów i kiełbas, zrobisz tyle pizz, na ile starczy ciasta. Liczymy na tym, czego jest za mało. Weźmy cztery prawdziwe zadania i zobaczmy to na spokojnie, część z filmem.

Reagent limitujący, czyli składnik, który się skończy pierwszy

Kolejność zawsze ta sama: przeliczamy substraty na mole, potem sprawdzamy, którego jest za mało względem równania (to reagent limitujący, w niedomiarze), i dopiero na jego podstawie liczymy produkty. Ten, którego zostaje na koniec, jest w nadmiarze. Jak sprawdzić który jest który? Policz, ile powinno być drugiego substratu, i porównaj z tym, ile faktycznie masz. Lecimy na zadaniach.

Zadanie 1policz cząsteczki

Propan C3H8 reaguje z tlenem, dając dwutlenek węgla i wodę. Na starcie w naczyniu są 3 cząsteczki C3H8 oraz 10 cząsteczek O2. Zapisz równanie reakcji i uzupełnij liczby cząsteczek po jej zakończeniu.

Rozwiązanie tłumaczę na filmie:

Pokaż rozwiązanie

Bilansujemy spalanie propanu:

C3H8 + 5O2 ⟶ 3CO2 + 4H2O

Na 3 cząsteczki propanu potrzeba 3 · 5 = 15 cząsteczek tlenu, a mamy tylko 10. Tlenu jest za mało, więc to on limituje reakcję. Startujemy od 10 O2: zużyją one 10 : 5 = 2 cząsteczki propanu, powstanie 3 · 2 = 6 CO2 i 4 · 2 = 8 H2O.

C3H8O2CO2H2O
początek31000
koniec1068
Zostaje 1 cząsteczka C3H8 (nadmiar), tlen zużyty do zera
Zadanie 2masa produktu

Zmieszano 1 mol siarczku żelaza(III), 63 g wody oraz 67,2 dm3 tlenu (warunki normalne). Oblicz masę powstałego wodorotlenku żelaza.

2Fe2S3 + 3O2 + 6H2O ⟶ 4Fe(OH)3 + 6S

Rozwiązanie tłumaczę na filmie:

Pokaż rozwiązanie

Przeliczamy substraty na mole: Fe2S3 mamy 1 mol, wody 63 : 18 = 3,5 mola, tlenu 67,2 : 22,4 = 3 mole.

Sprawdzamy, czego jest za mało. Do 1 mola Fe2S3 potrzeba (ze stosunku 2:3) tylko 1,5 mola tlenu, a mamy 3 (nadmiar), oraz (ze stosunku 2:6) 3 moli wody, a mamy 3,5 (nadmiar). Limituje więc Fe2S3.

Ze stosunku 2 Fe2S3 ⟶ 4 Fe(OH)3, z 1 mola Fe2S3 powstają 2 mole Fe(OH)3. Masa molowa Fe(OH)3 to 107 g/mol:

m = 2 · 107 = 214 g
Powstanie 214 g Fe(OH)3
Zadanie 3skład % objętościowy

Zmieszano 10 dm3 azotu z 50 dm3 wodoru, otrzymując amoniak. Oblicz skład mieszaniny poreakcyjnej w procentach objętościowych w chwili, gdy przereagowało 90% początkowej ilości azotu.

Rozwiązanie tłumaczę na filmie:

Pokaż rozwiązanie

Dla gazów w tych samych warunkach objętości zachowują się jak mole, więc możemy liczyć wprost na litrach.

N2 + 3H2 ⟶ 2NH3

Przereagowało 90% z 10 dm3 azotu, czyli 9 dm3. Ze stechiometrii zużyło to 3 · 9 = 27 dm3 wodoru i dało 2 · 9 = 18 dm3 amoniaku.

N2H2NH3
początek10500
przereagowało927+18
koniec12318

Łączna objętość po reakcji: 1 + 23 + 18 = 42 dm3. Liczymy udziały:

N2: 1/42 = 2,4%  •  H2: 23/42 = 54,8%  •  NH3: 18/42 = 42,8%
Zadanie 4z zanieczyszczeniem

Zmieszano próbkę cynku (10 g) zanieczyszczoną w 5% z jodem (10 g), w wyniku czego powstał jodek cynku(II). Oblicz, jaki procent (masowy) cynku nie uległ przereagowaniu.

Pokaż rozwiązanie

Równanie: Zn + I2 ⟶ ZnI2. Z treści wynika, że pytamy o niezużyty cynk, więc to jod jest w niedomiarze i on wyznacza, ile cynku przereaguje.

Jod: n = 10 : 253,8 = 0,039 mola, tyle też cynku przereaguje (stosunek 1:1). Cynku czystego mamy 95% z 10 g = 9,5 g, czyli n = 9,5 : 65,4 = 0,145 mola.

Po reakcji zostaje 0,145 − 0,039 = 0,106 mola cynku. Jaki to procent całości:

0,106 : 0,145 = 0,729
Nie przereagowało około 72,9% cynku
Uwaga: w oryginale przy odejmowaniu pojawiła się literówka (0,145 − 0,039 zapisano jako 0,105 zamiast 0,106), stąd błędny wynik 71,9%. Poprawny rachunek daje ≈ 72,9%.

Wiesz już, na czym liczyć

Zawsze liczysz na tym, czego jest za mało, i po strachu.

W kursie ten schemat rozkładam na wszystkie warianty: skład mieszaniny poreakcyjnej, gazy, ciśnienia i reakcje z wieloma substratami: teoria po ludzku, filmy i zestaw zadań z pełnymi rozwiązaniami. Krok po kroku, aż po maturę.

To wycinek z lekcji o nadmiarze i niedomiarze. W kursie jest ich znacznie więcej: skład procentowy mieszaniny poreakcyjnej, reakcje z trzema substratami, ciśnienia gazów po zmieszaniu i pełen zestaw zadań maturalnych z tego działu.

Chcesz ogarnąć chemię na spokojnie?

Rozkładam maturę z chemii na czynniki pierwsze, krok po kroku

Cała teoria i zadania wytłumaczone po ludzku, z filmami do wielu z nich, tak żeby chemia w końcu miała sens. Zobacz kurs maturalny, albo zacznij od darmowego kursu i sprawdź, jak tłumaczę, zanim cokolwiek wydasz.

Darmowy kurs dostajesz na swoje konto. Bez spamu.