한계시약과 과잉시약. 한계반응물과 과잉반응물

한계시약과 과잉시약. 한계반응물과 과잉반응물

 

 

질소 25.66 mol%, 수소 75.08 mol%, 아르곤 0.26 mol%의 원료가스를 반응기에 공급하여 암모니아 합성반응을 한다. 이 조성조건의 한정반응물질은 질소, 수소 중 어느 것인가? 한정반응물질에 대한 반응률이 20%일 때의 반응생성가스의 조성을 구하라.

 

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암모니아 합성반응

N2 + 3H2 → 2NH3

 

25.66 + 75.08 + 0.26 = 101

(%의 합은 100이 되어야 되는데, 오차로 무시함.)

 

반응기 속 전체 기체의 양을 100 mol이라고 가정하면,

mol% = mol수

 

N2 : H2 = 1 : 3 = 25.66 : ?

? = 3 × 25.66 = 76.98 mol H2

---> 수소는 이만큼 없다.

 

N2 : H2 = 1 : 3 = ? : 75.08

? = 75.08 / 3 = 25.03 mol N2

---> 질소는 이만큼 있다. 남는다.

---> 따라서 H2가 한정반응물질.

( 설명 http://ywpop.tistory.com/3318 )

 

H2의 반응률이 20%일 때,

75.08 × 0.20 = 15.02 mol H2 소모.

75.08 - 15.02 = 60.06 mol H2 잔류.

 

N2 : H2 = 1 : 3 = ? : 15.02

? = 15.02 / 3 = 5.01 mol N2 소모.

25.66 – 5.01 = 20.65 mol N2 잔류.

 

H2 : NH3 = 3 : 2 = 15.02 : ?

? = 2 × 15.02 / 3 = 10.01 mol NH3 생성.

 

반응 후 전체 몰수

20.65 + 60.06 + 10.01 + 0.26 = 90.98 mol

 

(20.65 / 90.98) × 100 = 22.70 mol% N2

(60.06 / 90.98) × 100 = 66.01 mol% H2

(10.1108 / 90.98) × 100 = 11.11 mol% NH3

(0.2626 / 90.98) × 100 = 0.29 mol% Ar