한계반응물. Silicon carbide(SiC) 합성

한계반응물. Silicon carbide(SiC) 합성

 

 

Silicon carbide(SiC)는 일반적으로 carborundum으로 알려져 있다. 공업적으로 연마제로 사용하는 이 단단한 물질은 SiO2와 C를 고온으로 가열하여 만든다.

SiO2(s) + 3C(s) → SiC(s) + 2CO(g)

a) 3.00 g SiO2와 4.50 g C가 반응하면 몇 그램의 SiC를 얻는가?

b) 어떤 물질이 한계반응물이고, 어떤 것이 과량반응물인가?

c) 한계반응물을 완전히 소비한 후에 과량반응물은 얼마나 남는가?

 

Silicon carbide, SiC, is commonly known as carborundum. This hard substance, which is used commercially as an abrasive, is made by heating silicon dioxide and carbon to high temperatures (a by product is carbon monoxide).

How many grams of silicon carbide can form when 3.00 g of silicon dioxide and 4.50 g of carbon are allowed to react?

How much of the excess reactant remains after the limiting reagent is completely consumed?

 

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▶ 한계반응물과 과잉반응물 계산(결정) 설명 http://ywpop.tistory.com/3318

 

 

3.00 g SiO2의 몰수를 계산하면,

3.00 g / (60.08 g/mol) = 0.0499334 mol 또는

3.00 g / (60 g/mol) = 0.0500 mol SiO2

 

4.50 g C의 몰수를 계산하면,

4.50 g / (12.01 g/mol) = 0.37468776 mol 또는

4.50 g / (12 g/mol) = 0.375 mol C

 

 

SiO2(s) + 3C(s) → SiC(s) + 2CO(g) 에서,

SiO2 : C = 1 : 3 계수 비(= 몰수 비)이므로,

먼저 SiO2가 한계반응물인지 계산해보면,

( 즉, 0.0500 mol SiO2와 반응하는 C의 몰수를 계산하면, )

SiO2 : C = 1 : 3 = 0.0500 mol : ? mol

? = 3 × 0.0500 = 0.150 mol C

---> C는 이만큼 있다. SiO2가 다 반응하고도 남는다.

---> 따라서 C가 과량반응물이므로, 한계반응물은 SiO2.

 

 

SiO2(s) + 3C(s) → SiC(s) + 2CO(g) 에서,

SiO2 : SiC = 1 : 1 계수 비(= 몰수 비)이므로,

생성물 SiC의 몰수 = 0.0500 mol

 

생성물 SiC의 질량을 계산하면,

0.0500 mol × (40.10 g/mol) = 2.005 g SiC 또는

0.0500 mol × (40 g/mol) = 2.00 g SiC

 

 

반응 후 남아있는 C의 몰수와 질량을 계산하면,

0.375 mol - 0.150 mol = 0.225 mol C

0.225 mol × (12 g/mol) = 2.70 g C

 

 

답:

a) 2.00 g SiC

b) 한계반응물 = SiO2, 과량반응물 = C

c) 2.70 g C

 

 

[키워드] 한계시약, 과잉시약