화학량론 계산기

화학량론은 균형 화학 반응식의 계수를 이용해 반응하는 물질과 생성되는 물질의 양을 연결합니다. 계수의 비는 질량의 비가 아니라 몰수의 비이므로, 질량 문제는 언제나 같은 세 단계로 풉니다.

1. 질량을 몰수로. 알고 있는 질량을 그 물질의 몰 질량으로 나눕니다: n = m ÷ M.
2. 몰비. 구할 물질의 계수를 곱하고 알고 있는 물질의 계수로 나눕니다.
3. 몰수를 질량으로. 구할 물질의 몰수에 그 물질의 몰 질량을 곱합니다: m = n × M.

알고 있는 양이 처음부터 몰수로 주어졌다면 첫 번째 단계는 건너뜁니다.

풀이 예시: 수소 4 g으로 생성되는 물의 질량

반응식은 2 H2 + O2 -> 2 H2O입니다.

• 몰 질량: M(H2) = 2 × 1.008 = 2.016 g/mol, M(H2O) = 2 × 1.008 + 15.999 = 18.015 g/mol.
• 질량을 몰수로: 4 g ÷ 2.016 g/mol = 1.98413 mol H2.
• 몰비: 1.98413 mol H2 × (2 ÷ 2) = 1.98413 mol H2O.
• 몰수를 질량으로: 1.98413 mol × 18.015 g/mol = 35.74 g H2O.

같은 수소 4 g은 산소 31.74 g과 반응하며, 4 + 31.74 = 35.74입니다. 반응물의 질량 합은 생성물의 질량과 같으므로(질량 보존 법칙), 어떤 답이든 이 방법으로 빠르게 검산할 수 있습니다.

직접 해 볼 수 있는 다른 예

둘째 줄과 넷째 줄은 계수를 맞추지 않은 채로 입력한 것입니다. 계산기는 C3H8 + 5 O2 -> 3 CO2 + 4 H2O와 4 Fe + 3 O2 -> 2 Fe2O3를 사용하고, 그 사실을 결과에 알려 줍니다. 넷째 줄은 거꾸로 계산하는 예이기도 합니다. 알고 있는 물질이 생성물이고 구할 물질이 반응물입니다.

입력할 수 있는 형식

• 화학식: Ca(OH)2, Al2(SO4)3, K4[Fe(CN)6]처럼 소괄호와 대괄호가 있는 식, CuSO4.5H2O 같은 수화물.
• 화살표: ->, =, -->, <=>, 그리고 문서에서 복사해 붙여 넣은 화살표 문자.
• 아래 첨자 숫자: 교재에서 복사해 붙여 넣은 것도 읽습니다. 상태 기호 (s), (l), (g), (aq)는 무시됩니다.
• 계수: 띄어 써도 되고 붙여 써도 됩니다. 2H2O와 2 H2O는 같습니다.

원소 기호는 대문자와 소문자를 구분합니다. Co는 코발트이고 CO는 일산화 탄소이기 때문입니다. 원소가 아닌 기호가 있으면 계산기는 짐작하지 않고 그 기호를 짚어 알려 줍니다.

결과에 깔린 가정

결과는 이론적인 양입니다. 반응이 완전히 진행되고 다른 반응물은 모두 과량으로 있다고 가정합니다. 실제 실험에서는 이보다 적게 얻어지며, 그 정도를 나타내는 값이 수득률입니다.

반올림과 원자량

몰 질량은 IUPAC 표준 원자량의 간략값을 더한 값입니다. 예를 들어 H 1.008, C 12.011, N 14.007, O 15.999, Na 22.990, Cl 35.45입니다. 결과는 유효숫자 4자리로 반올림합니다. 풀이 과정은 유효숫자 6자리로 보여 주며, 각 줄은 바로 앞줄의 수로 계산합니다. 수업에서 H = 1, O = 16처럼 자릿수가 적은 원자량을 쓴다면 마지막 자리가 조금 다를 수 있습니다. 최종 답은 문제에 주어진 자료의 유효숫자에 맞춰 반올림하세요.