N2 gas gram when 100 g N2H4 and 125 g N2O4 are mixed

N2 gas gram when 100 g N2H4 and 125 g N2O4 are mixed

 

 

A fuel mixture used in the early days of rocketry is composed of two liquids, hydrazine (N2H4) and dinitrogen tetraoxide (N2O4), which ignite on contact to form nitrogen gas and water vapor.

(a) How many grams of nitrogen gas form when 100 g of N2H4 and 125 g of N2O4 are mixed?

(b) How many grams of the excess reactants remain unreacted when the reaction is over?

 

 

초기 로켓에 사용된 연료 혼합물은 두 액체 하이드라진(N2H4)과 사산화 이질소(N2O4)로

구성되어 있었다. 이 두 액체는 서로 접촉하는 순간 발화되면서 질소 기체와 수증기를 발생시킨다.

(a) N2H4 100 g과 N2O4 125 g을 섞으면 발생되는 질소 기체는 몇 g인가?

(b) 반응이 완결되었을 때 반응하지 않고 남아 있는 과량 반응물은 몇 g인가?

 

 

 

> N2H4의 몰질량 = 2(14) + 4(1) = 32 g/mol (32.0452)

> N2O4의 몰질량 = 2(14) + 4(16) = 92 g/mol (92.0110)

> N2의 몰질량 = 2(14) = 28 g/mol (28.0134)

> H2O의 몰질량 = 2(1) + (16) = 18 g/mol (18.0153)

( 참고 https://ywpop.tistory.com/16840 )

 

 

 

100 g N2H4의 몰수

= 100 g / (32 g/mol) = 3.125 mol N2H4

( 참고 https://ywpop.tistory.com/7738 )

 

125 g N2O4의 몰수

= 125 g / (92 g/mol) = 1.3587 mol N2O4

 

 

 

균형 맞춘 반응식

2N2H4 + N2O4 → 3N2 + 4H2O

2N2H4(l) + N2O4(l) → 3N2(g) + 4H2O(g)

 

N2H4 : N2O4 = 2 : 1 계수비(= 몰수비) 이므로,

3.125 mol N2H4와 반응하는

N2O4의 몰수를 계산하면,

N2H4 : N2O4 = 2 : 1 = 3.125 mol : ? mol

 

? = 3.125 / 2 = 1.5625 mol N2O4

---> N2O4는 이만큼 없다, 부족하다?

---> N2O4 = 한계 반응물, N2H4 = 과잉 반응물.

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

 

 

300x250

 

 

생성물의 양은 한계 반응물의 양에 의해 결정되므로,

1.3587 mol N2O4 반응 시,

생성되는 N2의 몰수를 계산하면,

N2O4 : N2 = 1 : 3 = 1.3587 mol : ? mol

 

? = 3 × 1.3587 = 4.0761 mol N2

 

 

 

4.0761 mol N2의 질량을 계산하면,

4.0761 mol × (28 g/mol)

= 114.13 g N2

---> (a) 발생되는 질소 기체

 

 

 

1.3587 mol N2O4와 반응하는

N2H4의 몰수를 계산하면,

N2H4 : N2O4 = 2 : 1 = ? mol : 1.3587 mol

 

? = 2 × 1.3587 = 2.7174 mol N2H4

 

 

 

(3.125 – 2.7174 mol) × (32 g/mol)

= 13.043 g N2H4

---> (b) 남아 있는 과량 반응물

 

 

 

 

[키워드] 2N2H4 + N2O4 → 3N2 + 4H2O 반응 기준, 한계 반응물 기준