화학량론. 몰질량과 몰부피. 돌턴의 분압법칙. 한계반응물

화학량론. 몰질량과 몰부피. 돌턴의 분압법칙. 한계반응물

 

 

다음은 수소(H2)와 산소(O2)로부터 물(H2O)을 합성하는 실험과정과 화학반응식을 정리한 것이다.

 

[실험과정]

0℃, 1기압에서 11.2 L의 수소 기체와 산소 기체 24 g을 부피가 5.6 L인 강철용기 속에 넣어 반응시켰다. 물 9 g이 생성되고 한 가지 기체만 남았다.

 

[화학반응식]

2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l)

 

이에 대한 설명으로 가장 적절한 것은? (단, 0℃, 1기압일 때 기체 1몰의 부피는 22.4 L이며 H와 O의 원자량은 각각 1과 16이다.)

 

① 반응 전 수소의 질량은 2 g이다.

② 반응 전 산소 원자의 몰수는 2몰이다.

③ 반응 전 강철용기 내부압력은 5기압이다.

④ 반응하지 않고 남은 산소 기체는 8 g이다.

 

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① 반응 전 수소 기체의 몰수는 22.4/11.2 = 0.5몰, 즉 1 g이다.

② 반응 전 산소 기체의 몰수는 24/32 = 0.75몰, 산소 원자의 몰수는 0.75*2 = 1.5몰이다.

③ PV = nRT ( 관련 예제 http://ywpop.tistory.com/5663 )

수소 기체의 분압, P = nRT / V = 0.5*0.082*273 / 5.6 = 2 atm

산소 기체의 분압, P = nRT / V = 0.75*0.082*273 / 5.6 = 3 atm

따라서 전체 기압은 5기압.

④ 반응한 산소 기체의 질량을 계산하면,

( 한계반응물 설명 http://ywpop.tistory.com/3318 )

H2 : O2 = 2 : 1 = 0.5 : ?

? = 0.5/2 = 0.25몰 = 0.25*32 = 8 g

따라서 남은 산소 기체는 24 – 8 = 16 g