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1[9급 지방직 공업화학] 12년 1회차
중과인산석회 제조 과정에서 다음의 반응을 통하여 인산(H3PO4) 1,176g을 얻고자 한다. [mP4O10+n H2O→xH3PO4] 전환율 100%를 가정할 때, 위 화학반응식의 양론계수 m, n은? (단, 원자량은 P=31, O=16, H=1이다)
1
m=6, n=24
2
m=3, n=18
3
m=3, n=12
4
m=2, n=8
해설

인산 1,176 g을 얻으려면 양론계수는 m = 3, n = 18이다.

오산화인의 수화 반응은 P4O10+6H2O→4H3PO4\mathrm{P_4O_{10}+6H_2O\rightarrow 4H_3PO_4}이다.

인산의 몰질량: 3(1)+31+4(16)=98 g/mol3(1)+31+4(16)=98\ \mathrm{g/mol}
인산의 몰수: 117698=12 mol\dfrac{1176}{98}=12\ \mathrm{mol}

12 mol은 기본 반응식의 3배이므로 3P4O10+18H2O→12H3PO4\mathrm{3P_4O_{10}+18H_2O\rightarrow 12H_3PO_4}가 되어 m = 3, n = 18이다.

  • m = 6, n = 24: 인산 24 mol(2,352 g)이 되어 목표량의 2배이고, 물 24 mol의 수소 48개로는 인산 24 mol의 수소 72개를 채울 수 없다.
  • m = 3, n = 12: 수소 24개로는 인산 12 mol의 수소 36개를 채울 수 없다.
  • m = 2, n = 8: 인산 8 mol(784 g)만 생성되고 수소 수지도 맞지 않는다.

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