25℃, 995 mmHg 5.00 g 황과 산소 5.00 L 플라스크

25℃, 995 mmHg 5.00 g 황과 산소 5.00 L 플라스크

 

 

삼산화황은 산소 속에서 황을 연소시켜서 만들 수 있다.

2S(s) + 3O2(g) → 2SO3(g)

25℃, 995 mmHg에서 5.00 g의 황과 산소가 들어있는 5.00 L 플라스크를 가열하였다.

반응이 완전히 끝난 후 플라스크 안의 온도는 183℃였다.

a) 플라스크 내 SO3의 압력은 얼마인가?

b) 플라스크의 전체 압력은 얼마인가?

c) SO3에 물을 첨가하면 H2SO4가 형성된다. 플라스크에 250.0 mL의 물을 첨가할 경우 H2SO4의 몰농도는 얼마인가? (모든 SO3를 H2SO4로 변환할 수 있는 충분한 물이 있다고 가정한다.)

 

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a) 플라스크 내 SO3의 압력은 얼마인가?

 

S의 몰수 = 5.00 g / (32.07 g/mol) = 0.156 mol S

( 참고 https://ywpop.tistory.com/7738 )

 

O2의 몰수 = 5.00 / 32.00 = 0.156 mol O2

 

 

S : O2 = 2 : 3 계수비(= 몰수비) 이므로,

0.156 mol S와 반응하는 O2의 몰수를 계산하면,

S : O2 = 2 : 3 = 0.156 mol : ? mol

? = 3 × 0.156 / 2 = 0.234 mol O2

---> O2는 이만큼 없다, 부족하다.

---> O2가 한계 반응물.

( 참고: 한계 반응물 https://ywpop.tistory.com/3318 )

 

 

O2 : SO3 = 3 : 2 계수비(= 몰수비) 이므로,

O2 : SO3 = 3 : 2 = 0.156 mol : ? mol

? = 2 × 0.156 / 3 = 0.104 mol SO3 생성

 

 

PV = nRT 로부터,

( 참고 https://ywpop.tistory.com/3097 )

 

SO3의 압력을 계산하면,

P = nRT / V

= (0.104) (0.08206) (237.15+183) / (5.00)

= 0.717 atm

 

 

 

 

b) 플라스크의 전체 압력은 얼마인가?

 

플라스크에 존재하는 기체는

SO3가 유일하므로,

SO3의 분압 = 전체 압력 = 0.717 atm

 

 

 

 

c) H2SO4의 몰농도는 얼마인가?

 

SO3 + H2O → H2SO4

( 참고 https://ywpop.tistory.com/3568 )

 

SO3 : H2SO4 = 1 : 1 계수비(= 몰수비) 이므로,

생성물 H2SO4의 몰수 = 반응물 SO3의 몰수 = 0.104 mol

 

 

몰농도 = 용질 mol수 / 용액 L수

= 0.104 mol / 0.2500 L

= 0.416 M

( 참고 https://ywpop.tistory.com/3222 )

 

 

 

[키워드] 25℃ 995 mmHg 5.00 g 5.00 L 183℃