질문하신 실험이 “금속(Mg 또는 Zn)과 염산(HCl)의 반응으로 수소 기체를 발생시키는” 일반적인 화학양론 실험이라 가정하고 답변드립니다.
요지 — 어떤 물질이 한계반응물인지(=반응을 먼저 소모해서 생성량을 제한하는 물질)는 시료의 양(몰 수)을 계산해서 확인해야 합니다. 일반적인 방법과 반응식을 아래에 적습니다.
- 반응식
- Mg + 2 HCl → MgCl2 + H2
- Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2
(금속 1몰당 HCl 2몰이 필요)
- 판단 절차
- 각 시약의 몰 수 계산:
- 금속: n_metal = 질량(g) ÷ 원자량(g·mol⁻¹) (Mg = 24.305, Zn = 65.38)
- 염산: n_HCl = 몰농도(M) × 부피(L)
- 필요한 HCl 몰수 = 2 × n_metal
- 실제 n_HCl와 필요한 HCl를 비교:
- n_HCl < 필요한 HCl → HCl가 한계반응물
- n_HCl ≥ 필요한 HCl → 금속(Mg 또는 Zn)이 한계반응물
- 예시(형식)
- 예: Mg 0.050 g, HCl 0.020 L of 1.0 M
- n_Mg = 0.050 / 24.305 = 0.00206 mol
- 필요한 HCl = 2 × 0.00206 = 0.00412 mol
- 제공된 HCl = 1.0 × 0.020 = 0.0200 mol
→ HCl가 충분하므로 Mg가 한계반응물
결론 — 실험에서 어느 쪽이 한계반응물인지는 실험에서 사용한 금속의 질량과 HCl의 농도·부피(즉 몰 수)를 계산해야만 정확히 결정할 수 있습니다. 사용한 값(금속 종류와 g, HCl의 농도와 부피)을 알려주시면 제가 계산해서 어느 쪽이 한계반응물인지 바로 알려드리겠습니다.
참고자료