16 g 메탄과 16 g 산소가 연소 과잉분의 비율 mol%

16 g 메탄과 16 g 산소가 연소 과잉분의 비율 mol%

 

 

16 g의 메탄과 16 g의 산소가 연소하여 생성된 가스 중

초기공급 가스 과잉분의 비율(mol%)은?

(단, 공급된 가스는 완전연소하며,

생성된 수분은 응축되지 않았다고 가정한다.)

① 13

② 25

③ 50

④ 75

 

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CH4의 몰질량 = 16 g/mol 이므로,

16 g / (16 g/mol) = 1 mol CH4

( 참고 https://ywpop.tistory.com/7738 )

 

---> 16 g 메탄의 몰수

 

 

 

16 g / (32 g/mol) = 0.5 mol O2

---> 16 g 산소의 몰수

 

 

 

메탄 연소 반응식

CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g)

( 참고 https://ywpop.tistory.com/7441 )

 

 

 

CH4 : O2 = 1 : 2 계수비(= 몰수비) 이므로,

1 mol CH4와 반응하는 O2의 몰수를 계산하면,

CH4 : O2 = 1 : 2 = 1 mol : ? mol

 

? = 2 mol O2

---> O2는 이만큼 없다, 부족하다?

---> O2 = 한계 반응물, CH4 = 과잉 반응물.

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

 

 

 

CH4 : O2 = 1 : 2 = ? mol : 0.5 mol

 

? = 0.5 / 2 = 0.25 mol CH4

---> 0.5 mol O2와 반응하는 CH4의 몰수

 

 

 

CH4 : O2 : CO2 : H2O = 1 : 2 : 1 : 2 계수비(= 몰수비) 이므로,

0.25 mol : 0.5 mol : 0.25 mol : 0.5 mol

---> 각각 이만큼 반응(소모)하고, 생성된다.

 

 

 

반응 후 존재하는 전체 기체의 몰수

= 0.75 mol CH4 + 0.25 mol CO2 + 0.5 mol H2O

= 1.5 mol

 

 

 

과잉분, CH4의 몰수

= 1 mol – 0.25 mol = 0.75 mol

 

 

 

과잉분의 비율(mol%)

= (0.75 / 1.5) × 100

= 50%

 

 

 

답: ③ 50