Избыток и недостаток. Ступенчатые реакции

Если в условии даны количества обоих реагентов, они почти никогда не совпадают с отношением коэффициентов. Один реагент расходуется полностью — это недостаток, другой остаётся — это избыток. Продукты считают по недостатку — именно он ограничивает реакцию. А если избыток способен реагировать дальше, образуются другие продукты.

Как найти недостаток

Найдите количество каждого реагента и разделите на его коэффициент. Меньшее частное — у вещества в недостатке.

Пример: смешали 6,5 г цинка (0,1 моль) и 14,6 г хлороводорода (0,4 моль) в растворе. \(\ce{Zn + 2HCl -> ZnCl2 + H2 ^}\). Для цинка \(0{,}1 : 1 = 0{,}1\), для \(\ce{HCl}\) \(0{,}4 : 2 = 0{,}2\). Цинк в недостатке: водорода выделится 0,1 моль (2,24 л), а 0,2 моль \(\ce{HCl}\) останется в растворе.

Ступенчатые реакции

Многоосновные кислоты и кислотные оксиды со щелочами реагируют ступенчато: сначала образуется средняя соль, а при избытке кислоты (оксида) — кислая. Состав продуктов определяет отношение количеств реагентов.

Для \(\ce{CO2}\) и \(\ce{NaOH}\): при отношении \(n(\ce{NaOH}) : n(\ce{CO2}) \geq 2\) образуется только карбонат, при отношении \(\leq 1\) — только гидрокарбонат, между 1 и 2 — смесь. Её состав находят системой: \(x\) моль \(\ce{Na2CO3}\) и \(y\) моль \(\ce{NaHCO3}\):

\[ 2x + y = n(\ce{NaOH}); \qquad x + y = n(\ce{CO2}) \]

Пример: 0,3 моль \(\ce{CO2}\) пропустили через раствор, содержащий 0,4 моль \(\ce{NaOH}\). Отношение \(4 : 3\) — между 1 и 2. Из системы \(2x + y = 0{,}4\), \(x + y = 0{,}3\): \(x = 0{,}1\) моль \(\ce{Na2CO3}\), \(y = 0{,}2\) моль \(\ce{NaHCO3}\).

Так же считают: \(\ce{SO2}\) и \(\ce{H2S}\) со щёлочью; фосфорную кислоту со щёлочью (отношения 1, 2 и 3 — дигидрофосфат, гидрофосфат, фосфат); соли алюминия со щёлочью (отношение 3 — гидроксид, 4 — гидроксокомплекс); \(\ce{CO2}\) с известковой водой (отношение 1 — карбонат, 2 — гидрокарбонат).

Избыток, который реагирует дальше

Проверяйте, не вступает ли избыток в следующую реакцию: избыток хлора с железом даёт \(\ce{FeCl3}\); избыток щёлочи растворяет амфотерный гидроксид; избыток \(\ce{CO2}\) растворяет карбонат кальция; избыток сильной кислоты разрушает гидроксокомплекс до соли.