금속 아연과 염산의 반응. 300 K, 1기압. 0.2 M 염산 0.2 L

금속 아연과 염산의 반응. 300 K, 1기압. 0.2 M 염산 0.2 L

 

 

300 K, 1기압에서 금속 아연(Zn)을 0.2 M 염산(HCl) 0.2 L에 넣었더니 Zn이 모두 반응하여 기체 0.24 L가 발생하였다. 반응 후 남은 용액 0.2 L에서 수소 이온(H+)의 몰농도는? (단, HCl은 용액에서 모두 이온화하며 온도는 일정하고 기체 상수(R)는 0.08 기압•L/몰•K이며, 물의 증발은 무시한다.)

 

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(1) 0.2 M HCl 용액 0.2 L에 들어있는 HCl의 몰수를 계산하면,

(0.2 mol/L) × 0.2 L = 0.04 mol HCl

---> 아연과 반응하기 전 HCl의 몰수

 

 

(2) 발생한 기체의 몰수를 계산하면,

PV = nRT

n = PV / RT

= [(1)(0.24)] / [(0.08)(300)]

= 0.01 mol 기체 (= H2)

 

 

균형 맞춘 화학 반응식에서,

Zn(s) + 2HCl(aq) → ZnCl2(aq) + H2(g)

 

(3) 0.01 mol H2가 생성될 때 반응한 HCl의 몰수를 계산하면,

HCl : H2 = 2 : 1 = ? mol : 0.01 mol

? = 0.02 mol HCl

 

 

(4) 반응 후 남아있는 HCl의 몰수를 계산하면,

0.04 mol HCl - 0.02 mol HCl = 0.02 mol HCl

 

 

(5) HCl의 몰농도를 계산하면,

0.02 mol / 0.2 L = 0.1 M HCl

 

 

(6) HCl은 용액에서 모두 이온화하므로,

[HCl] = [H^+] = 0.1 M

 

 

답: 0.1 M