9급지방직공무원 2012-05-12 공업화학 2번 문제 해설

문제 요약:
인산(H3PO4) 1,176g을 얻기 위한 중과인산석회 (mP4O10)와 물의 반응식에서 m과 n의 양론계수를 찾으시오.

정답:
- 2번 (m＝3, n＝18)

정답 근거:
- 질량 균형: mP4O10의 분자량 = 4(31) + 10(16) = 150
- H3PO4의 분자량: 3(1) + 31 + 4(16) = 98
- 반응식 균형: mP4O10 + nH2O → xH3PO4
- 인산 질량 계산: 1,176g / 98 g/mol = 약 12 mol (H3PO4)
- m과 n 결정:
- mP4O10에서 P 원자 개수: 4m (전체 원자량 150)
- 12 mol의 H3PO4는 36개의 P 원자 필요 (12 × 3)
- 따라서, m = 3 (P 원자 개수 일치)
- H2O의 개수: 18 mol (질량 균형: 150g + 18 × 18g = 1,176g)

오답 포인트:
- 1번 (m＝6, n＝24): P 원자 수가 부족하여 인산 생성량이 부족.
- 3번 (m＝3, n＝12): H2O의 양이 부족하여 총 질량 불일치.
- 4번 (m＝2, n＝8): P 원자 수가 부족하고 총 질량 불일치.

핵심 개념:
- 질량 균형과 원자 수 균형: 반응식에서 각 원소의 질량과 원자 수가 균형을 이루어야 함.
- 분자량 활용: 화학물질의 질량을 몰로 변환하여 반응 계수 결정.

마무리 요약:
반응식의 정확한 균형을 통해 mP4O10의 m이 3이고, 물의 n이 18임을 확인할 수 있습니다. 이를 통해 인산 1,176g 생성이 정확히 이루어집니다.