81.아연과 황산을 반응시키는 아래의 반응으로 생성되는 수소를 수상포집한다. 반응 종료 후 포집병 내부의 부피는 125mL, 전체압력은 838torr, 온도는 60℃일 때, 수소의 몰분율과 반응에 소모된 아연의 양(g)은? (단, 포집병 내부에는 수증기와 수소만 있다고 가정하며, 60℃의 수증기압은 150torr이고, 아연의 원자량은 65.37 g/mol 이다.)

해설

포집병 안에는 수증기와 수소가 존재한다. 따라서 전체 압력 = P_H2 + 150torr PV=nRT 부피와 온도가 일정하므로 P=n 압력과 몰수가 비례함을 알 수 있다. 수소의 몰 분율 X_H2 = (838-150)/838 = 0.82 위 반응식을 살펴보면, 반응에 소모된 아연의 몰 수와 생성된 수소의 몰 수는 1:1로 동일하다. n_H2 = n_Zn (838-150)torr *1atm/760torr * 0.125L = n_H2 * 0.0821 atm*L/mol*K * 333 K 위 식을 정리하면 n_H2 = n_Zn = (838-150) * 0.125 / (760*0.0821*333) Zn의 몰 수 = 0.00414mol 아연의 양 (g) = 0.00414mol * 65.37g/mol = 0.270g