화학량론. 한계시약

화학량론. 한계시약

 

 

1기압에서 실린더 속에 프로페인(C3H8) 2.2 g과

산소(O2) 9.6 g을 넣고 완전 연소시켰다.

 

C3H8(g) + 5O2(g) → 3CO2(g) + 4H2O(l)

 

반응 후 실린더 속 기체의 부피는 반응 전 부피의 몇 배인가?

(단, 원자량은 H=1.0, C=12.0, O=16.0이고,

생성되는 물은 모두 액체로 존재하며, 실린더의 마찰은 무시한다.)

 

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C3H8의 몰질량 = 44 g/mol

C3H8 2.2 g의 몰수

= 2.2 g / (44 g/mol) = 0.05 mol C3H8

 

O2의 몰질량 = 32 g/mol

O2 9.6 g의 몰수

= 9.6 / 32 = 0.3 mol O2

 

C3H8 : O2 = 1 : 5 반응 비이므로,

0.05 mol C3H8와 반응하는 O2의 몰수를 계산하면,

1 : 5 = 0.05 : ?

? = 0.25 mol O2 ... O2는 남는다.

 

0.3 mol O2와 반응하는 C3H8의 몰수를 계산하면,

1 : 5 = ? : 0.3

? = 0.3 / 5 = 0.06 mol C3H8 ... C3H8은 모자란다.

 

따라서 한계 시약은 O2.

 

O2 : CO2 = 5 : 3 반응 비이므로

생성되는 CO2의 몰수를 계산하면,

5 : 3 = 0.3 : ?

? = 3 * 0.3 / 5 = 0.18 mol CO2

 

반응 전 기체의 전체 몰수

= 0.05 mol C3H8 + 0.3 mol O2 = 0.35 mol

 

반응 후 기체의 전체 몰수

= 0.05 mol O2 + 0.18 mol CO2 = 0.23 mol

 

기체의 몰수와 부피는 비례하므로, 반응 후 기체의 부피는

0.23 / 0.35 = 0.66배