2014년03월02일 16번
[일반화학] 탄소 3g 이 산소 16g 중에서 완전연소 되었다면, 연소한 후 혼합 기체의 부피는 표준상태에서 몇 L 가 되는가?
- ① 5.6
- ② 6.8
- ③ 11.2
- ④ 22.4
(정답률: 53%)
문제 해설
이 문제는 가스의 상태방정식을 이용하여 풀 수 있습니다.
먼저, 연소 전의 탄소와 산소의 몰은 각각 다음과 같습니다.
탄소: 3g / 12g/mol = 0.25 mol
산소: 16g / 32g/mol = 0.5 mol
이제 이 두 가지 원소가 반응하여 생성된 이산화탄소의 몰을 구해보겠습니다.
반응식: C + O2 → CO2
탄소와 산소의 몰비는 1:1 이므로, 이산화탄소의 몰도 0.25 mol 입니다.
이산화탄소의 부피를 구하기 위해서는, 상태방정식을 이용해야 합니다.
PV = nRT
여기서 P는 압력, V는 부피, n은 몰, R은 기체상수(8.31 J/mol K), T는 온도를 나타냅니다.
표준상태에서 압력은 1 atm, 온도는 273 K 입니다. 따라서,
V = nRT/P = 0.25 mol x 8.31 J/mol K x 273 K / 1 atm = 5.58 L
하지만, 이산화탄소는 1 분자당 2 L 의 부피를 차지하므로,
5.58 L x 2 = 11.16 L
따라서, 연소 후 혼합 기체의 부피는 11.2 L 입니다.
정답은 "11.2" 입니다.
먼저, 연소 전의 탄소와 산소의 몰은 각각 다음과 같습니다.
탄소: 3g / 12g/mol = 0.25 mol
산소: 16g / 32g/mol = 0.5 mol
이제 이 두 가지 원소가 반응하여 생성된 이산화탄소의 몰을 구해보겠습니다.
반응식: C + O2 → CO2
탄소와 산소의 몰비는 1:1 이므로, 이산화탄소의 몰도 0.25 mol 입니다.
이산화탄소의 부피를 구하기 위해서는, 상태방정식을 이용해야 합니다.
PV = nRT
여기서 P는 압력, V는 부피, n은 몰, R은 기체상수(8.31 J/mol K), T는 온도를 나타냅니다.
표준상태에서 압력은 1 atm, 온도는 273 K 입니다. 따라서,
V = nRT/P = 0.25 mol x 8.31 J/mol K x 273 K / 1 atm = 5.58 L
하지만, 이산화탄소는 1 분자당 2 L 의 부피를 차지하므로,
5.58 L x 2 = 11.16 L
따라서, 연소 후 혼합 기체의 부피는 11.2 L 입니다.
정답은 "11.2" 입니다.
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