Chapter 5: Gases

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5.5:

화학양론과 기체

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Chemical Stoichiometry and Gases: Using Ideal Gas Law to Determine Moles

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균형을 이룬 화학 반응의 경우 반응물과 생성물의 질량과 몰 수를 포함하는 계산은 일반적인 개념 전개에 따라 수행된다는 점을 기억해야 합니다. 여기서 화학양론 계수는 반응물의 몰과 생성물의 몰 사이의 변환 인자로 사용됩니다. 기체 물질과 관련된 화학 반응에서 기체의 양은 일반적으로 주어진 온도와 압력에서 부피로 표현됩니다.이것은 기체가 유동적이며 팽창하여 사용 가능한 공간을 채우기 때문입니다. 기체 반응에서 기체의 몰 양과 부피는 이상 기체 법칙을 통해 상호 연관됩니다. 이러한 방식으로 몰 수는 기체의 부피로부터 결정될 수 있고 그 반대의 경우도 성립합니다.이상 기체의 법칙과 몰 질량, 화학양론의 개념을 모두 결합하여 기체 반응물과 생성물의 부피, 몰 수, 질량과 관련된 계산을 할 수 있습니다. 예를 들어 리튬과 물을 반응시켜 수소 기체를 생성하는 반응을 생각해 봅시다. 반응이 291 켈빈과 0.977 기압에서 일어난다고 가정했을 때 35.25리터의 수소를 생성하려면 리튬의 양은 얼마나 되어야 할까요?먼저 이상 기체 법칙을 적용하고 주어진 압력, 부피, 온도, 그리고 이상 기체 상수 값을 대입하여 수소 기체의 몰 수를 계산합니다. 그런 다음 화학량론적 비를 사용하여 수소 기체의 몰 수를 리튬 몰 수로 변환합니다. 마지막으로 리튬의 몰 질량으로 곱하면 20.0그램의 질량이 나옵니다.따라서 20.0그램의 리튬으로 35.25리터의 수소를 생성할 수 있습니다. 표준 온도와 압력, 약칭 STP에서 발생하는 기체 화학 반응의 경우 몰의 부피 22.4리터는 상수입니다. STP에서 기체의 반응에 변환 계수를 사용하여 화학량론적 계산을 수행합니다.STP에서 물의 생성을 예로 들 수 있습니다. 2그램의 물을 생성하려면 얼마만한 수소가 필요할까요? 일반 개념 전개에 따라 먼저 물의 질량을 몰질량으로 나누어 물의 몰 수를 구합니다.그런 다음 화학량론 비를 사용하여 수소의 몰을 결정합니다. 마지막으로 STP에서 몰 대 부피 변환 계수를 사용하여 2.5리터의 수소 가스를 얻습니다. 따라서 STP에서 2그램의 물을 생성하려면 2.5리터의 수소가 필요합니다.

5.5:

화학양론과 기체

화학 적 stoichiometry 화학 반응에서 반응제와 제품 사이의 정량적 관계를 설명합니다.

용어와 함께 고체 및 부피를 위해 질량을 사용하는 반응제 및 제품의 양을 측정하는 것 외에도; 이제 가스 부피를 사용하여 양을 나타낼 수도 있습니다. 가스의 부피, 압력 및 온도가 알려지면 가스의 두더지 수를 계산하는 이상적인 가스 방정식을 사용할 수 있습니다. 반대로, 가스의 두더지의 양이 알려지면, 모든 온도와 압력에서 가스의 부피를 결정할 수 있다.

예를 들어, 염산의 과잉으로 8.88 g의 갈륨의 반응에 의해 제조된 27°C 및 723 토에서 수소의 부피를 계산해 보겠습니다.

첫째, 제조된 수소의 두더지로 제한 반응제, Ga의 제공된 질량을 변환합니다.

제공된 온도 및 압력 값을 적절한 단위(K 및 atm)로 변환한 다음, 용액의 수소 가스 및 이상적인 가스 방정식을 사용하여 가스의 부피를 계산합니다.

아보가드로의 법칙 재검토

또한 고체와 솔루션이 전시하지 않는 가스의 금식측정법의 간단한 특징을 활용할 수 있습니다: 이상적인 행동을 보이는 모든 가스는 동일한 부피(동일한 온도 및 압력)에서 동일한 분자 수를 함유하고 있습니다. 따라서, 화학 반응에 관여하는 가스의 부피의 비율은 반응에 대한 방정식의 계수에 의해 주어지며, 가스 부피가 동일한 온도 및 압력으로 측정된다.

Avogadro의 법칙은 가스와의 화학 반응에 (가스의 양이 가스의 두더지 수에 직접적으로 비례하는 것)를 확장 할 수 있습니다 : 가스는 모든 가스 량이 동일한 온도와 압력으로 측정되는 경우 부피에 의해 명확하고 간단한 비율로 결합하거나 반응합니다.

예를 들어, 질소와 수소 가스가 암모니아 가스를 생산하기 위해 반응하기 때문에

주어진 양의 질소 가스는 수소 가스의 3배에 반응하여 압력과 온도가 일정하게 유지될 경우 암모니아 가스의 2배에 달하는 양을 생성합니다.

Avogadro의 법에 따르면, 동일한 온도와 압력에서 기체 N_2,H₂및 NH_3의동일한 볼륨은 동일한 분자수를 포함합니다. _N2의 분자 1개는_H2의 3분자와 반응하여_NH3의2개 분자를 생산하기 때문에,_H2의 부피는_N2의3배,_NH3의 부피는_N2의2배의 부피이다.

이 텍스트는 Openstax, 화학 2e, 기체 물질, 혼합물 및 반응의 제 9.3 스토이치오메트리에서 채택됩니다.