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1[화학분석기사 필기] 14년 2회차
다음 표와 같은 열특성을 나타내는 FeCl3ㆍ6H2O 25.0mg을 0℃로부터 340℃까지 가열하였을 때 얻은 열분해 곡선(Thermogram)을 예측하였을 때, 100℃와 320℃에서 시료의 질량으로 가장 타당한 것은?
| 화합물 | 화학식량 | 용융점 |
|---|---|---|
| FeCl3ㆍ6H2O | 270 | 37℃ |
| FeCl3ㆍ5/2H2O | 207 | 56℃ |
| FeCl3 | 162 | 306℃ |
1
100℃-9.8mg, 320℃-0.0mg
2
100℃-12.6mg, 320℃-0.0mg
3
100℃-15.0mg, 320℃-15.0mg
4
100℃-20.2mg, 320℃-20.2mg
해설
열분해 곡선(TGA)은 온도에 따른 시료의 질량 변화를 기록한 것이다. 표의 온도를 보면 육수화물은 37℃, 5/2수화물은 56℃에서 변화가 일어나므로 100℃에 이르면 결정수는 모두 빠져나가고 무수 FeCl3(화학식량 162)만 남는다.
철 원자 수는 변하지 않으므로 남은 질량은 화학식량의 비로 구한다. 처음 시료는 FeCl3ㆍ6H2O 25.0 mg, 화학식량 270이므로
25.0 mg × (162 / 270) = 15.0 mg 이다.320℃는 무수 FeCl3의 표에 제시된 온도 306℃보다 높지만, 녹는 것은 상태변화일 뿐 질량이 줄어드는 과정이 아니다. 340℃까지 더 이상의 분해 단계가 표에 없으므로 320℃에서도 질량은 그대로 15.0 mg이다.
따라서 열분해 곡선은 37℃ 부근과 56℃ 부근에서 두 번 계단처럼 떨어진 뒤 15.0 mg에서 평평해지며, 100℃와 320℃ 모두 15.0 mg이 된다. 만약 100℃에서 5/2수화물이 남아 있다면 25.0 × 207/270 = 19.2 mg이어야 하는데 그런 값은 제시되어 있지 않다.
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