35℃ 746 mmHg CO2 1.46 L BaO CaO 4.88 g 252 mmHg

35℃ 746 mmHg CO2 1.46 L BaO CaO 4.88 g 252 mmHg

이상기체방정식과 질량 백분율

 

 

이산화탄소와 같은 산성 산화물은 산화칼슘(CaO), 산화바륨(BaO)과 같은 염기성 산화물과 반응하여 염(금속탄산염)을 생성한다.

1) 이 두 반응을 나타내는 반응식을 쓰시오.

2) 한 학생이 35℃, 746 mmHg에서 이산화탄소가 들어있는 1.46 L 플라스크에 BaO와 CaO 혼합물 4.88 g을 넣었다. 그 학생은 반응이 끝난 후 CO2의 압력이 252 mmHg로 감소한 것을 알았다. 혼합물의 각 성분에 대한 질량 백분율(%)을 계산하시오.

 

 

Acidic oxides like carbon dioxide react with basic oxides like calcium oxide and barium oxide to form salts (metal carbonates).

1) Write equations representing these 2 reactions.

2) A student placed a mix of BaO and CaO of combined mass of 4.88 g in a 1.46 L flask containing CO2 gas at 35℃ and 746 mmHg. After the reactions were complete, she found that CO2 pressure had dropped to 252 mmHg. Calculate percent composition of the mixture.

 

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1)

CaO(s) + CO2(g) → CaCO3(s)

 

BaO(s) + CO2(g) → BaCO3(s)

 

 

 

 

2)

반응 전/후 CO2의 압력 변화로부터

소모된 CO2의 mol수를 계산할 수 있다.

 

 

 

PV = nRT

( 참고 https://ywpop.tistory.com/3097 )

 

 

 

반응 전 CO2의 mol수, n

= PV / RT

= [(746/760 atm) (1.46 L)] / [(0.0821 atm•L/mol•K) (308 K)]

= 0.0567 mol

 

 

 

반응 후 CO2의 mol수, n

= PV / RT

= [(252/760 atm) (1.46 L)] / [(0.0821 atm•L/mol•K) (308 K)]

= 0.0191 mol

 

 

 

따라서 BaO & CaO와 반응해서 소모된 CO2의 몰수는

0.0567 – 0.0191 = 0.0376 mol CO2

 

 

 

반응식을 보면, CaO & BaO 둘 다 CO2와 1:1 반응하고,

그 결과 CO2가 0.0376 mol 소모되었기 때문에,

반응해서 소모된 CaO & BaO의 전체 mol수도 0.0376 mol이다. 따라서

CaO의 mol수 + BaO의 mol수 = 0.0376 mol

 

 

 

CaO & BaO의 전체 질량이 4.88 g이므로,

CaO의 질량을 x라 두면, BaO의 질량은 (4.88 – x)가 된다.

 

 

 

질량 / 몰질량 = g / (g/mol) = mol수 이므로,

( 참고 https://ywpop.tistory.com/7738 )

 

위 식은 다음과 같이 나타낼 수 있다.

[x g / (56.1 g/mol)] + [(4.88 – x)g / (153.3 g/mol)] = 0.0376 mol

 

0.0178x – 0.00652x + 0.0318 = 0.0376

 

x = 0.514 g = CaO의 질량

 

4.88 – x = 4.37 g = BaO의 질량

 

 

 

따라서 각 성분의 질량 백분율은

wt% CaO = (0.514 g / 4.88 g) × 100 = 10.5%

 

wt% BaO = (4.37 g / 4.88 g) × 100 = 89.5%