평형에서의 부분압력과 평형상수. 화학전에 사용되었던 겨자 기체

평형에서의 부분압력과 평형상수. 화학전에 사용되었던 겨자 기체

 

 

제1차 세계 대전 시 화학전에 사용되었던 겨자 기체는 Hodkin's 병의 화학적 치료에 유효한 약물임이 밝혀졌다. 이 기체는 다음 화학반응으로부터 생성된다.

SCl2(g) + 2C2H4(g) ⇌ S(CH2CH2Cl)2(g)

20℃에서 탈기시킨 5 L의 플라스크에 SCl2 0.258 mol, C2H4 0.592 mol이 채워졌다. 평형에 도달한 뒤에 겨자 기체 0.0349 mol이 있다고 할 때,

평형에서 각 기체들의 부분 압력은 얼마인가?

 

Mustard gas, used in chemical warfare in World War I, has been found to be an effective agent in the chemotherapy of Hodgkin's disease. It can be produced according to the following reaction: SCl2(g) + 2C2H4(g) ⇌ S(CH2CH2Cl)2(g). An evacuated 5.0 L flask at 20.0℃ is filled with 0.258 mol SCl2 and 0.592 mol C2H4. After equilibrium is established, 0.0349 mol of mustard gas is present. What is the partial pressure of each gas at equilibrium?

 

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

 

ICE table을 작성하면 다음과 같다.

 

	SCl2(g)	+	2C2H4(g)	⇌	S(CH2CH2Cl)2(g)
초기(mol):	0.258		0.592		0
변화(mol):	-x		-2x		+x
평형(mol):	0.258-x		0.592-2x		x

 

 

평형에서,

S(CH2CH2Cl)2(g) = x = 0.0349 mol 이므로,

SCl2(g) = 0.258 – 0.0349 = 0.2231 mol

C2H4(g) = 0.592 – 2(0.0349) = 0.5222 mol

 

 

PV = nRT 로부터, 각 기체의 분압, P를 계산하면,

S(CH2CH2Cl)2: P = nRT / V = (0.0349)(0.082)(273+20) / 5 = 0.1677 atm

SCl2: P = nRT / V = (0.2231)(0.082)(273+20) / 5 = 1.072 atm

C2H4: P = nRT / V = (0.5222)(0.082)(273+20) / 5 = 2.509 atm

 

 

답: S(CH2CH2Cl)2 = 0.168 atm, SCl2 = 1.07 atm, C2H4 = 2.51 atm

 

 

[참고] What is K at 20.0℃?

K = P_S(CH2CH2Cl)2 / [P_SCl2 • P_C2H4^2]

= (0.168) / [(1.07)(2.51)^2] = 0.0249