이상기체방정식과 몰질량: 메탄올(methanol, CH3OH) 연소 반응

이상기체방정식과 몰질량: 메탄올(methanol, CH3OH) 연소 반응

 

 

27℃와 2.00 atm에서 액체 메탄올(d=0.850 g/mL) 50.0 mL와 산소 기체 22.8 L의 반응을 생각해보자. 생성물은 이산화탄소와 수증기이다. 반응이 종결되었을 때 수증기의 몰수를 계산하라.

 

Consider the reaction between 50.0 mL liquid methanol, CH3OH (density = 0.850 g/mL) and 22.8 L O2(g) at 27℃ and a pressure of 2.00 atm. The products of the reaction are CO2(g) and H2O(g). Calculate the number of moles of H2O formed if the reaction goes to completion.

 

----------------------------------------------

 

균형 맞춘 반응식

2CH3OH + 3O2 → 2CO2 + 4H2O

 

메탄올(몰질량 32.04 g/mol)의 mol수를 계산하면,

(50.0 mL) × (0.850 g/mL) / (32.04 g/mol)

= 1.33 mol CH3OH

 

산소의 mol수를 계산하면,

n = PV / RT

= (2.00 atm)(22.8 L) / (0.0821 atm-L/mol-K)(300.15 K)

= 1.85 mol O2

 

CH3OH : O2 = 2 : 3 반응이므로,

2 : 3 = (1.33 mol CH3OH) : ?

? = 2.00 mol O2 ---> 이만큼 산소 기체는 없다.

2 : 3 = ? : (1.85 mol O2)

? = 1.23 mol CH3OH ---> 이만큼 메탄올은 있다.

 

따라서 한계시약은 O2이므로, 생성되는 수증기의 mol수는

O2 : H2O = 3 : 4 반응이므로,

3 : 4 = (1.85 mol O2) : ?

? = 2.47 mol H2O