평형상수 계산. 79.2 g 드라이아이스 + 30.0 g 흑연

평형상수 계산. 79.2 g 드라이아이스 + 30.0 g 흑연

 

 

79.2 g의 드라이아이스(고체 CO2) 조각과 30.0 g의 흑연(탄소)이 5.00 L의 빈 용기 속에 들어있다. 이 혼합물을 가열하였더니 아래와 같이 반응하여 평형에 도달하였다.

CO2(g) + C(s) ⇌ 2CO(g)

1000 K에서 기체의 밀도가 16.3 g/L라면 이 온도에서 평형상수 Kp 값은 얼마인가?

 

A 79.2 g chunk of dry ice (solid CO2) and 30.0 g of graphite (carbon) were placed in an empty 5.00 L container, and the mixture was heated to achieve equilibrium. The reaction is

CO2(g) + C(s) ⇌ 2CO(g)

What is the value of Kp at 1000 K if the gas density at 1000 K is 16.3 g/L?

 

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초기 CO2의 몰수 = 79.2 g / (44.01 g/mol) = 1.7996 = 1.80 mol CO2

초기 C의 몰수 = 30.0 g / (12.01 g/mol) = 2.4979 = 2.50 mol C

( 계산 설명 http://ywpop.tistory.com/7738 )

 

 

ICE 도표를 작성하면,

 

	CO2(g)	+	C(s)	⇌	2CO(g)
초기(mol):	1.80		2.50		0
변화(mol):	-x		-x		+2x
평형(mol):	1.80-x		2.50-x		2x

 

 

 

평형에서,

 

(1) 기체의 질량을 계산하면,

기체의 밀도 = 16.3 g/L 이고,

용기의 부피 = 5.00 L 이므로,

(16.3 g/L) * 5.00 L = 81.5 g

 

 

(2) x를 계산하면,

기체의 질량 = CO2의 질량 + CO의 질량

81.5 g = (1.80-x mol) (44.01 g/mol) + (2x mol)(28.01 g/mol)

81.5 = 79.218 – 44.01x + 56.02x

12.01x = 2.282

x = 2.282 / 12.01 = 0.190 mol

 

 

(3) CO2의 몰수와 압력을 계산하면,

CO2의 몰수 = 1.80–x = 1.80 - 0.190 = 1.61 mol CO2

 

이상기체방정식, PV = nRT 로부터,

( 식 설명 http://ywpop.tistory.com/3097 )

P_CO2 = nRT / V

= (1.61) (0.08206) (1000) / (5.00) = 26.423 atm CO2

 

 

(4) CO의 몰수와 압력을 계산하면,

CO의 몰수 = 2x = 2 * 0.190 = 0.380 mol CO

 

P_CO = nRT / V

= (0.380) (0.08206) (1000) / (5.00) = 6.2366 atm CO

 

 

(5) 평형상수를 계산하면,

Kp = (P_CO)^2 / P_CO2

= (6.2366)^2 / 26.423

= 1.47

 

 

답: Kp = 1.47