화학 · 반응식·양적 관계 / 원리와 탐구
한계 반응물 실험 해설
두 반응물을 많이 넣었다고 해서 둘 다 끝까지 반응하는 것은 아닙니다. 반응식의 계수 비와 투입 몰수를 비교하며 먼저 소모되는 한계 반응물을 찾아보세요. 생성물의 양뿐 아니라 남는 반응물까지 포함해야 반응 전후의 질량을 올바르게 비교할 수 있습니다.
어떤 원리인가요?
한계 반응물이 생성량을 정해요. 반응 후에는 생성물과 남은 반응물을 모두 포함해야 질량이 보존돼요.
핵심 관계
ξ = min(nᵢ/νᵢ) · 남은 양 = nᵢ−νᵢξ · 생성량 = ν생성물ξ
이렇게 관찰해 보세요
- 반응식과 두 투입 몰수를 고르고 실행해요. 생성물과 남은 물질을 함께 세어 질량을 확인해요. n/ν가 같은 경우는 두 반응물이 함께 소모돼요.
- H₂ 3 mol을 유지하며 O₂ 1 mol과 2 mol을 각각 실행·기록해요.
- O₂만 1.5 mol로 바꾼 조건과, 투입 몰수는 기준값으로 유지하고 반응식만 암모니아 합성으로 바꾼 조건을 기록해요.
결과를 읽는 기준
한계 반응물은 어떤 값으로 정하나요?
반응식의 계수 ν로 나눈 몰수를 비교해야 해요. H₂는 3/2=1.5 mol, O₂는 1/1=1 mol이므로 ξ=1 mol이고 물은 2 mol 생성돼요.
모형의 범위와 한계
정해진 세 반응이 부반응 없이 완결된다고 가정해요. 평형·속도·실제 수득률은 제외해요. 몰질량은 H=1, C=12, N=14, O=16 g/mol의 교육용 원자량으로 계산해요. 원은 몰수 묶음의 모식도이며 실제 분자 수가 아니에요. ξ의 단위는 mol이에요.