원소분석. 질량 백분율이 탄소가 85.7%, 수소가 14.3%

원소분석. 질량 백분율이 탄소가 85.7%, 수소가 14.3%

 

 

어떤 기체의 성분을 분석하였더니 질량 백분율이 탄소가 85.7%, 수소가 14.3%이었고, 0℃, 1기압에서 1 L의 질량이 1.25 g이었다. 이 기체의 분자식은?

(단, C, H의 원자량은 각각 12, 1이다.)

 

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시료의 질량 = 100 g 이라 가정하면,

시료 성분의 질량 백분율 = 시료 성분의 질량

( 설명 https://ywpop.tistory.com/64 )

 

C의 몰수 = 85.7 g / (12 g/mol) = 7.14 mol

H의 몰수 = 14.3 g / (1 g/mol) = 14.3 mol

 

 

몰수의 가장 작은 정수비를 계산하면,

C : H = 7.14/7.14 : 14.3/7.14 ≒ 1 : 2

---> 실험식 = CH2

---> 실험식량 = 14

 

 

기체 1 L의 질량이 1.25 g

---> 기체의 밀도 = 질량 / 부피 = 1.25 g/L

 

 

기체의 밀도와 몰질량(분자량) 관계식

d = PM / RT

( 설명 https://ywpop.tistory.com/2933 )

 

M = dRT / P

= (1.25) (0.08206) (273.15) / (1)

= 28.02 ≒ 28

 

 

또는
STP에서 기체의 몰부피 = 22.414 L/mol 이므로,
( 몰부피 설명 https://ywpop.tistory.com/8321 )
1.25 g/L × (22.414 L/mol) = 28.02 g/mol

 

 

n = 분자량 / 실험식량 = 28 / 14 = 2

n(실험식) = 분자식 = 2(CH2) = C2H4

( 설명 https://ywpop.tistory.com/63 )

 

 

답: C2H4

 

 

 

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/5794 ]

 

 

 

[키워드] 탄화수소 원소분석 기준문서

 

 

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[참고] 질량 백분율의 이용
화합물을 구성하는 성분 원소의 질량 백분율을 각 성분 원소의 원자량으로 나누면 원자의 몰수비(개수비)를 구할 수 있다.
---> 시료의 질량을 100 g이라 가정하면,
“성분 원소의 질량백분율 = 성분 원소의 질량” 이 되므로,
n = W / M 관계식( 설명 https://ywpop.tistory.com/7738 )으로부터,
질량(W) / 몰질량(M) = 몰수(n)를 구할 수 있다.
g / (g/mol) = mol