2012년05월12일 2번
[과목 구분 없음] 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
(정답률: 85%)
문제 해설
mP4O10 = m(4P) + m(10O) = 4mP + 10mO = 4m(31.0) + 10m(16.0) = 212m
따라서, 1,176g의 인산을 얻기 위해서는 mP4O10의 몰질량이 212m일 때 1,176g을 얻을 수 있어야 한다. 즉,
212m = 1,176g ÷ (mH3PO4의 몰질량)
여기서, mH3PO4의 몰질량을 계산해보면 다음과 같다.
mH3PO4 = m(3H) + m(P) + m(4O) = 3m(1.0) + m(31.0) + 4m(16.0) = 98m
따라서,
212m = 1,176g ÷ (98m)
m = 5.56
하지만, 이 값은 정수가 아니므로, m을 정수로 만들기 위해서는 m을 최소공배수로 나누어야 한다. 따라서, m을 18로 나누어 보면,
212m = 1,176g ÷ (98m) = 12g/mol
m = 18 × 5 = 90
따라서, m = 3, n = 18 이다.
즉, mP4O10 + 18H2O → 3H3PO4 이라는 화학반응식이 된다.