질산구리 제조 실험방법에서 화학량론과 한계반응물

질산구리 제조 실험방법에서 화학량론과 한계반응물

 

 

실험방법을 보면, 구리 5 g에 60% HNO3 25 mL를 가한 후 약하게 가열하면서 구리를 용해시켜 질산구리를 얻는다. 이렇게 나옵니다.

균형 맞춘 화학반응식을 보면,

3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

구리와 질산의 몰 비는 3 : 8 (= 1 : 2.67) 입니다.

그런데, 구리 5 g이면, 5 g / (63.55 g/mol) = 0.079 mol Cu이고,

60% 질산 (d 1.37) 25 mL이면, 0.326 mol HNO3이므로,

 

25 mL * (1.37 g/mL) = 34.25 g 용액

34.25 g * 0.60 = 20.55 g 질산

20.55 g / (63.01 g/mol) = 0.326 mol 질산

 

반응시키는 구리와 질산의 몰 비는

Cu : HNO3 = 0.079 mol : 0.326 mol = 1 : 4.13 이 됩니다.

 

화학량론적인 몰 비와 실험방법에서의 몰 비가 이렇게 차이나는 이유를 설명해 주세요.

혹시 실험방법이 잘못된 것입니까?

 

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실제 실험에서는 화학량론적인 몰 비보다 질산을 더 많이 사용했네요.

즉, 질산을 과잉반응물, 구리를 한계반응물로 사용했습니다.

( 한계, 과잉 용어 설명 http://ywpop.tistory.com/61 )

 

3 : 8은 어디까지나 이론적인 반응 비이고,

실제 합성 실험에선 이론적인 반응 비에 딱 맞춰 실험하지 않습니다.

왜냐하면 화학반응이 이론대로 100% 진행되지 않기 때문입니다.

 

그래서 한계반응물, 과잉반응물을 정해, 특정 반응물을 과잉으로 사용합니다.

이때 구하기 쉽고, 값이 싸고, 덜 위험하고, 다루기 쉽고,

반응이 끝난 후 생성물과 분리하기 쉽고, 등등을 고려하여

이런 물질을 과잉 반응물로 사용합니다.

 

이렇게 하면 한계 반응물은 이론대로 거의 100% 반응하게 되며,

따라서 생성물의 양도 이론적으로 산출(예상)할 수 있습니다.

 

정리하면, 아주 정상적인 실험 방법입니다.