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1[화학분석기사 필기] 21년 3회차

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.)
 $\mathrm{Zn_{(s)}} + \mathrm{H_2SO_{4(aq)}} \rightarrow \mathrm{ZnSO_{4(aq)}} + \mathrm{H_{2(g)}}$

0.821, 0.270g

0.241, 0.821g

0.821, 0.121g

0.241, 0.721g

해설

수소의 몰분율은 0.821, 반응에 소모된 아연은 0.270g이다.
포집병 안은 수소와 수증기뿐이므로
 $P_{\mathrm{H_2}}=838-150=688\,\mathrm{torr}$ 
수소의 몰분율은
 $\dfrac{688}{838}=0.821$ 
이다.
몰수는
 $n=\dfrac{PV}{RT}=\dfrac{(688/760)\times0.125}{0.08206\times333}=4.14\times10^{-3}\,\mathrm{mol}$ 
이고, 반응비가 Zn : H₂ = 1 : 1이므로 아연은
 $4.14\times10^{-3}\times65.37=0.270\,\mathrm{g}$ 
이다.

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