0.25 M NaI 용액 30.0 mL + 0.10 M Pb(NO3)2 용액 45.0 mL

0.25 M NaI 용액 30.0 mL + 0.10 M Pb(NO3)2 용액 45.0 mL

 

 

0.25 M NaI 용액 30.0 mL와 0.10 M Pb(NO3)2 용액 45.0 mL를 혼합하였다.

반응이 끝난 후 용액에 남아있는 다음 각 이온의 mol수는 얼마인가?

Na^+, I^-, Pb^2+, NO3^-

 

A student mixed 30.0 mL of 0.25 M NaI solution with 45.0 mL of 0.10 M Pb(NO3)2 solution.

How many moles of each of the ions were present in the solution after the reaction was over?

 

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[1] 반응 전, 각 이온의 몰수

 

 

NaI(aq) → Na^+(aq) + I^-(aq)

0.25 M NaI 용액 30.0 mL에 들어있는 NaI의 몰수

= (0.25 mmol/mL) * 30.0 mL = 7.5 mmol NaI

= 7.5 mmol Na^+

= 7.5 mmol I^-

 

 

Pb(NO3)2(aq) → Pb^2+(aq) + 2NO3^-(aq)

0.10 M Pb(NO3)2 용액 45.0 mL에 들어있는 Pb(NO3)2의 몰수

= (0.10 mmol/mL) * 45.0 mL = 4.5 mmol Pb(NO3)2

= 4.5 mmol Pb^2+

= 2 * 4.5 = 9.0 mmol NO3^-

 

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[2] 반응 후, 각 이온의 몰수

 

 

균형 맞춘 분자 반응식

2NaI(aq) + Pb(NO3)2(aq) → PbI2(s) + 2NaNO3(aq)

( 관련 글 http://ywpop.tistory.com/2523 )

 

 

NaI : Pb(NO3)2 = 2 : 1 계수비(몰수비) 이므로,

7.5 mmol NaI와 화학량론적으로 반응하는 Pb(NO3)2의 몰수를 계산하면,

NaI : Pb(NO3)2 = 2 : 1 = 7.5 mmol : ? mmol

? = 7.5 / 2 = 3.75 mmol Pb(NO3)2
---> 반응 후, 4.5 - 3.75 = 0.75 mmol Pb(NO3)2가 남는다.
 

유효숫자 처리하면,
? = 7.5 / 2 = 3.75 ≒ 3.8 mmol Pb(NO3)2
---> 반응 후, 4.5 - 3.8 = 0.7 mmol Pb(NO3)2가 남는다.

 

---> NaI는 전부 반응(소모)하므로, 반응 후 용액 중에는 존재하지 않는다.

( NaI는 한계 반응물, Pb(NO3)2는 과잉 반응물 )

( 한계 반응물 설명 http://ywpop.tistory.com/3318 )

 

 

생성물의 몰수는 한계 반응물인 NaI의 몰수에 의해 결정되는데,
NaI : PbI2 : NaNO3 = 2 : 1 : 2 계수비(몰수비) 이므로,
반응 후, 생성물 PbI2의 몰수 = 7.5 mmol / 2 = 3.75 ≒ 3.8 mmol PbI2(s)
반응 후, 생성물 NaNO3의 몰수 = 7.5 mmol NaNO3(aq)

 

 

따라서

Na^+의 몰수 = 7.5 mmol = 0.0075 mol

I^-의 몰수 = 0 mmol = 0 mol

Pb^2+의 몰수 = 0.7 mmol = 0.0007 mol

NO3^-의 몰수 = 2(0.75) + 7.5 = 9.0 mmol = 0.0090 mol

 

Na^+와 NO3^-는 구경꾼 이온이므로,

반응 전/후 몰수 변화는 없다.

( 즉, 따로 계산할 필요는 없다. )