화학량론. N2 + 3H2 → 2NH3

화학량론. N2 + 3H2 → 2NH3

 

 

질소 기체 60 g과 수소 기체 12 g을 완전히 반응시켰을 때,

1) 생성되는 암모니아 기체의 질량과 부피(표준상태),

2) 반응하고 남는 기체의 종류와 질량을 각각 구하시오.

 

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균형 맞춘 반응식

N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)

 

질소 기체 60 g의 몰수를 계산하면,

60 g / (28 g/mol) = 2.1429 mol N2

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

 

수소 기체 12 g의 몰수를 계산하면,

12 g / (2 g/mol) = 6 mol H2

 

 

▶ 한계 반응물(한계 시약, limiting reactant) 결정하기

 

N2 : H2 = 1 : 3 반응 비이므로,

a) 2.1429 mol N2와 반응하는 H2의 몰수를 계산하면,

N2 : H2 = 1 : 3 = 2.1429 : ?

? = 6.4287 mol H2 ... H2는 이만큼 없다.

 

b) 6 mol H2와 반응하는 N2의 몰수를 계산하면,

N2 : H2 = 1 : 3 = ? : 6

? = 6 / 3 = 2 mol N2 ... N2는 이만큼 있다. 남는다.

따라서 H2가 먼저 전부 소모되므로, H2가 한계 반응물.

 

 

▶ 생성되는 암모니아 기체의 질량과 부피(표준상태) 계산

 

한계 반응물 H2가 생성물 NH3의 양을 결정하기 때문에,

H2 : NH3 = 3 : 2 반응 비이므로,

생성되는 NH3의 몰수를 계산하면,

H2 : NH3 = 3 : 2 = 6 : ?

? = 2 * 6 / 3 = 4 mol NH3

 

a) NH3 기체의 질량

4 mol * (17 g/mol) = 68 g NH3

 

b) NH3 기체의 부피

표준상태에서 기체 1 mol의 부피 = 22.4 L 이므로,

4 mol * (22.4 L/mol) = 89.6 L NH3

 

 

▶ 반응하고 남는 기체의 종류와 질량 계산

 

반응하고 남는 기체는 N2, 남는 질량은

2.1429 - 2 = 0.1429 mol N2

0.1429 mol * (28 g/mol) = 4.0012 g N2