한계 반응물과 수득 백분율. 2SO2 + O2 → 2SO3

한계 반응물과 수득 백분율. 2SO2 + O2 → 2SO3

 

 

다음 반응에서

2SO2(g) + O2(g) → 2SO3(g)

a) 285.5 mL의 SO2가 158.9 mL의 O2와 반응하였다면, 제한 반응물은 어느 것이고 SO3의 이론적 수율은 얼마나 될 것인가? (SO2와 O2의 부피는 STP에서 측정되었다.)

b) 앞의 반응에서 포집된 SO3가 STP에서 2.805 g이었다면, 이 반응의 백분율 수율은 얼마인가?

 

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STP ---> 0 ℃, 1 atm

 

PV = nRT ---> n = PV / RT

 

SO2의 몰수(n) = [(1)(0.2855)] / [(0.082)(273)] = 0.01275 mol

O2의 몰수(n) = [(1)(0.1589)] / [(0.082)(273)] = 0.007098 mol

 

2SO2(g) + O2(g) → 2SO3(g)

SO2 : O2 = 2 : 1 반응 비이므로,

일단, 먼저, SO2와 화학량론적으로 반응하는 O2의 몰수를 계산해보면,

SO2 : O2 = 2 : 1 = 0.01275 : ?

? = 0.01275 / 2 = 0.006375 ---> O2는 이만큼 있다. 반응하고도 남는다.

---> 즉, O2는 과잉 반응물이므로, SO2가 한계 반응물(= 제한 반응물)

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

 

( 첫 번째 계산에서, 운 좋게, 한계 반응물이 결정되었으므로,
O2와 화학량론적으로 반응하는 SO2의 몰수는 계산해볼 필요가 없다. )

 

생성물의 양은 한계반응물에 의해 결정되므로,

2SO2(g) + O2(g) → 2SO3(g)

SO2 : SO3 = 1 : 1 반응 비이므로,

SO2의 몰수 = SO3의 몰수 = 0.01275 mol

 

SO3의 몰질량 = 80.06 g/mol 이므로,

이론적 수득량은 (수율은 오타)

0.01275 mol * (80.06 g/mol) = 1.021 g SO3

 

백분율 수율(= 수득 백분율) = (실제 수득량 / 이론적 수득량) * 100

= (2.805 g / 1.021 g) * 100 = 274.7%

 

( 실험까지 엉터리 또는 오타... )

 

( 만약, 포집된 SO3가 STP에서 0.805 g이었다면,
수득 백분율 = (0.805 g / 1.021 g) * 100 = 78.84% )

 

 

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Consider the following reaction:

2SO2(g) + O2(g) → 2SO3(g)

If 276.8 mL of SO2 is allowed to react with 163.5 mL of O2 (both measured at 302 K and 51.3 mmHg), what is the limiting reactant? What is the theoretical yield of SO3?

If 176.9 mL of SO3 is collected (measured at 302 K and 51.3 mmHg), what is the percent yield for the reaction?

 

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PV = nRT ---> n = PV / RT

 

SO2의 몰수 = [(51.3/760)(0.2768)] / [(0.082)(302)] = 0.0007545 mol

O2의 몰수 = [(51.3/760)(0.1635)] / [(0.082)(302)] = 0.0004457 mol

 

2SO2(g) + O2(g) → 2SO3(g)

SO2 : O2 = 2 : 1 반응 비이므로,

SO2 : O2 = 2 : 1 = 0.0007545 : ?

? = 0.0007545 / 2 = 0.0003773 ---> O2는 이만큼 있다. 반응하고도 남는다.

---> 즉, O2는 과잉 반응물이므로, SO2가 한계 반응물

 

생성물의 양은 한계반응물에 의해 결정되므로,

2SO2(g) + O2(g) → 2SO3(g)

SO2 : SO3 = 1 : 1 반응 비이므로,

SO2의 몰수 = SO3의 몰수 = 0.0007545 mol

 

PV = nRT ---> V = nRT / P

 

SO3의 부피(V) = [(0.0007545)(0.082)(302)] / (51.3/760)

= 0.2768 L = 276.8 mL SO3

 

수득 백분율 = (실제 수득량 / 이론적 수득량) * 100

= (176.9 mL / 276.8 mL) * 100 = 63.91%