분석에 쓰이는 물질이나 생물이다.
물질이 산소(O 2 \mathrm{O_2}O 2 )와 반응하여 열과 빛을 방출하는 화학 반응이며,
완전 연소와 불완전 연소로 구분할 수 있다.
생성물이 C O 2 \mathrm{CO_2}C O 2 와 H 2 O \mathrm{H_2O}H 2 O 인 연소 반응으로 산소가 충분할 때 일어난다.
C x H y \mathrm{C}_x\mathrm{H}_yC x H y 의 완전 연소 반응은 반응물이 C x H y \mathrm{C}_x\mathrm{H}_yC x H y 와 O 2 \mathrm{O_2}O 2 이고 생성물이 C O 2 \mathrm{CO_2}C O 2 와 H 2 O \mathrm{H_2O}H 2 O 이므로 화학 반응식은 아래와 같다.
C x H y + ( x + y 4 ) O 2 → x C O 2 + y 2 H 2 O \mathrm{C}_x\mathrm{H}_y + \left(x + \frac{y}{4}\right)\mathrm{O_2} \rightarrow x\mathrm{CO_2} + \frac{y}{2}\mathrm{H_2O}
C x H y + ( x + 4 y ) O 2 → x C O 2 + 2 y H 2 O
C x H y O z \mathrm{C}_x\mathrm{H}_y\mathrm{O}_zC x H y O z 의 완전 연소 반응은 반응물이 C x H y O z \mathrm{C}_x\mathrm{H}_y\mathrm{O}_zC x H y O z 와 O 2 \mathrm{O_2}O 2 이고 생성물이 C O 2 \mathrm{CO_2}C O 2 와 H 2 O \mathrm{H_2O}H 2 O 이므로 화학 반응식은 아래와 같다.
C x H y O z + ( x + y 4 − z 2 ) O 2 → x C O 2 + y 2 H 2 O \mathrm{C}_x\mathrm{H}_y\mathrm{O}_z + \left(x + \frac{y}{4} - \frac{z}{2}\right)\mathrm{O_2} \rightarrow x\mathrm{CO_2} + \frac{y}{2}\mathrm{H_2O}
C x H y O z + ( x + 4 y − 2 z ) O 2 → x C O 2 + 2 y H 2 O
생성물에 C \mathrm{C}C 또는 C O \mathrm{CO}C O 가 포함된 연소 반응으로 산소가 부족할 때 일어난다.
C a C l 2 \mathrm{CaCl_2}C a C l 2 는 H 2 O \mathrm{H_2O}H 2 O 를, N a O H \mathrm{NaOH}N a O H 는 C O 2 \mathrm{CO_2}C O 2 를 흡수하는 성질을 가지고 있는데,
이를 통해 아래 그림과 같은 원소 분석 실험 장치를 구성하여 시료의 실험식을 결정할 수 있다.
충분한 양의 O 2 \mathrm{O_2}O 2 를 통해 미지의 화합물을 완전 연소시키면 C O 2 \mathrm{CO_2}C O 2 와 H 2 O \mathrm{H_2O}H 2 O 가 발생한다.
C a C l 2 \mathrm{CaCl_2}C a C l 2 를 채운 관에는 H 2 O \mathrm{H_2O}H 2 O 가 흡수되고, N a O H \mathrm{NaOH}N a O H 을 채운 관에는 C O 2 \mathrm{CO_2}C O 2 가 흡수된다.
흡수된 H 2 O \mathrm{H_2O}H 2 O 중 H \mathrm{H}H 와 흡수된 C O 2 \mathrm{CO_2}C O 2 중 C \mathrm{C}C 는 시료로부터 비롯되었으므로
시료의 H \mathrm{H}H 와 C \mathrm{C}C 의 몰 수 비를 분석하여 시료의 실험식을 결정한다.
연소 장치에 넣는 O 2 \mathrm{O_2}O 2 에 물(H 2 O \mathrm{H_2O}H 2 O )이 포함되어 있을 땐 C a C l 2 \mathrm{CaCl_2}C a C l 2 를 채운 관에서 흡수한 H 2 O \mathrm{H_2O}H 2 O 에 시료에서 비롯되지 않은 H \mathrm{H}H 가 포함될 수 있다.
따라서 연소 장치에 O 2 \mathrm{O_2}O 2 를 넣을 땐 H 2 O \mathrm{H_2O}H 2 O 가 포함되지 않은 건조한 O 2 \mathrm{O_2}O 2 를 사용한다.
그림과 같은 장치에 충분한 양의 산소(O 2 \mathrm{O_2}O 2 )를 넣고 C \mathrm{C}C , H \mathrm{H}H 로 이루어진 화합물 X \mathrm{X}X a m g a\,\mathrm{mg}a m g 을 완전 연소시켰더니
C a C l 2 \mathrm{CaCl_2}C a C l 2 와 N a O H \mathrm{NaOH}N a O H 가 들어 있는 관의 증가한 질량이 각각 18 m g 18\,\mathrm{mg}1 8 m g , 44 m g 44\,\mathrm{mg}4 4 m g 이었다.
이때 a aa 와 X \mathrm{X}X 의 실험식을 구해보자. (단, C \mathrm{C}C , H \mathrm{H}H , O \mathrm{O}O 의 원자량은 각각 12 121 2 , 1 11 , 16 161 6 이다.)
C a C l 2 \mathrm{CaCl_2}C a C l 2 를 채운 관 분석:
C a C l 2 \mathrm{CaCl_2}C a C l 2 를 채운 관은 H 2 O \mathrm{H_2O}H 2 O 를 흡수한다.
H 2 O \mathrm{H_2O}H 2 O 의 분자량은 ( 1 × 2 + 16 ) g / m o l = 18 g / m o l (1 \times 2 + 16)\,\mathrm{g/mol} = 18\,\mathrm{g/mol}( 1 × 2 + 1 6 ) g / m o l = 1 8 g / m o l 이므로 흡수된 H 2 O \mathrm{H_2O}H 2 O 의 몰 수는
18 m g × 1 18 g / m o l = 1 m m o l 18\,\mathrm{mg} \times \frac{1}{18\,\mathrm{g/mol}} = 1\,\mathrm{mmol}1 8 m g × 1 8 g / m o l 1 = 1 m m o l 이며, 이 중 H \mathrm{H}H 의 몰 수는 1 m m o l × 2 = 2 m m o l 1\,\mathrm{mmol} \times 2 = 2\,\mathrm{mmol}1 m m o l × 2 = 2 m m o l 이다.
또한 H \mathrm{H}H 의 원자량은 1 g / m o l 1\,\mathrm{g/mol}1 g / m o l 이므로 흡수된 H \mathrm{H}H 의 질량은 2 m m o l × 1 g / m o l = 2 m g 2\,\mathrm{mmol} \times 1\,\mathrm{g/mol} = 2\,\mathrm{mg}2 m m o l × 1 g / m o l = 2 m g 이다.
흡수된 H 2 O \mathrm{H_2O}H 2 O 중 H \mathrm{H}H 는 X \mathrm{X}X 로부터 비롯되었으므로 시료 내 H \mathrm{H}H 의 질량은 2 m g 2\,\mathrm{mg}2 m g 이다.
N a O H \mathrm{NaOH}N a O H 를 채운 관 분석:
N a O H \mathrm{NaOH}N a O H 를 채운 관은 C O 2 \mathrm{CO_2}C O 2 를 흡수한다.
C O 2 \mathrm{CO_2}C O 2 의 분자량은 ( 12 + 16 × 2 ) g / m o l = 44 g / m o l (12 + 16 \times 2)\,\mathrm{g/mol} = 44\,\mathrm{g/mol}( 1 2 + 1 6 × 2 ) g / m o l = 4 4 g / m o l 이므로 흡수된 C O 2 \mathrm{CO_2}C O 2 의 몰 수는
44 m g × 1 44 g / m o l = 1 m m o l 44\,\mathrm{mg} \times \frac{1}{44\,\mathrm{g/mol}} = 1\,\mathrm{mmol}4 4 m g × 4 4 g / m o l 1 = 1 m m o l 이며, 이 중 C \mathrm{C}C 의 몰 수는 1 m m o l 1\,\mathrm{mmol}1 m m o l 이다.
또한 C \mathrm{C}C 의 원자량은 12 g / m o l 12\,\mathrm{g/mol}1 2 g / m o l 이므로 흡수된 C \mathrm{C}C 의 질량은 1 m m o l × 12 g / m o l = 12 m g 1\,\mathrm{mmol} \times 12\,\mathrm{g/mol} = 12\,\mathrm{mg}1 m m o l × 1 2 g / m o l = 1 2 m g 이다.
흡수된 C O 2 \mathrm{CO_2}C O 2 중 C \mathrm{C}C 는 X \mathrm{X}X 로부터 비롯되었으므로 시료 내 C \mathrm{C}C 의 질량은 12 m g 12\,\mathrm{mg}1 2 m g 이다.
X \mathrm{X}X 는 C \mathrm{C}C , H \mathrm{H}H 로 이루어져 있으므로 a = 12 m g + 2 m g = 14 m g a = 12\,\mathrm{mg} + 2\,\mathrm{mg} = 14\,\mathrm{mg}a = 1 2 m g + 2 m g = 1 4 m g 이다.
시료에서 C \mathrm{C}C 와 H \mathrm{H}H 의 몰 수는 각각 1 m m o l , 1\,\mathrm{mmol},1 m m o l , 2 m m o l 2\,\mathrm{mmol}2 m m o l 이므로
C \mathrm{C}C 와 H \mathrm{H}H 의 가장 간단한 정수 몰 수 비는 1 : 2 1:21 : 2 이다.
따라서 X \mathrm{X}X 의 실험식은 C H 2 \mathrm{CH_2}C H 2 이다.
그림과 같은 장치에 충분한 양의 산소(O 2 \mathrm{O_2}O 2 )를 넣고 C \mathrm{C}C , H \mathrm{H}H , O \mathrm{O}O 로 이루어진 화합물 X \mathrm{X}X 29 m g 29\,\mathrm{mg}2 9 m g 을 완전 연소시켰더니
C a C l 2 \mathrm{CaCl_2}C a C l 2 와 N a O H \mathrm{NaOH}N a O H 가 들어 있는 관의 증가한 질량이 각각 9 m g 9\,\mathrm{mg}9 m g , 44 m g 44\,\mathrm{mg}4 4 m g 이었다.
이때 X \mathrm{X}X 의 실험식을 구해보자. (단, C \mathrm{C}C , H \mathrm{H}H , O \mathrm{O}O 의 원자량은 각각 12 121 2 , 1 11 , 16 161 6 이다.)
C a C l 2 \mathrm{CaCl_2}C a C l 2 를 채운 관 분석:
C a C l 2 \mathrm{CaCl_2}C a C l 2 를 채운 관은 H 2 O \mathrm{H_2O}H 2 O 를 흡수한다.
H 2 O \mathrm{H_2O}H 2 O 의 분자량은 ( 1 × 2 + 16 ) g / m o l = 18 g / m o l (1 \times 2 + 16)\,\mathrm{g/mol} = 18\,\mathrm{g/mol}( 1 × 2 + 1 6 ) g / m o l = 1 8 g / m o l 이므로 흡수된 H 2 O \mathrm{H_2O}H 2 O 의 몰 수는
9 m g × 1 18 g / m o l = 0.5 m m o l 9\,\mathrm{mg} \times \frac{1}{18\,\mathrm{g/mol}} = 0.5\,\mathrm{mmol}9 m g × 1 8 g / m o l 1 = 0 . 5 m m o l 이며, 이 중 H \mathrm{H}H 의 몰 수는 0.5 m m o l × 2 = 1 m m o l 0.5\,\mathrm{mmol} \times 2 = 1\,\mathrm{mmol}0 . 5 m m o l × 2 = 1 m m o l 이다.
또한 H \mathrm{H}H 의 원자량은 1 g / m o l 1\,\mathrm{g/mol}1 g / m o l 이므로 흡수된 H \mathrm{H}H 의 질량은 1 m m o l × 1 g / m o l = 1 m g 1\,\mathrm{mmol} \times 1\,\mathrm{g/mol} = 1\,\mathrm{mg}1 m m o l × 1 g / m o l = 1 m g 이다.
흡수된 H 2 O \mathrm{H_2O}H 2 O 중 H \mathrm{H}H 는 X \mathrm{X}X 로부터 비롯되었으므로 시료 내 H \mathrm{H}H 의 질량은 1 m g 1\,\mathrm{mg}1 m g 이다.
N a O H \mathrm{NaOH}N a O H 를 채운 관 분석:
N a O H \mathrm{NaOH}N a O H 를 채운 관은 C O 2 \mathrm{CO_2}C O 2 를 흡수한다.
C O 2 \mathrm{CO_2}C O 2 의 분자량은 ( 12 + 16 × 2 ) g / m o l = 44 g / m o l (12 + 16 \times 2)\,\mathrm{g/mol} = 44\,\mathrm{g/mol}( 1 2 + 1 6 × 2 ) g / m o l = 4 4 g / m o l 이므로 흡수된 C O 2 \mathrm{CO_2}C O 2 의 몰 수는
44 m g × 1 44 g / m o l = 1 m m o l 44\,\mathrm{mg} \times \frac{1}{44\,\mathrm{g/mol}} = 1\,\mathrm{mmol}4 4 m g × 4 4 g / m o l 1 = 1 m m o l 이며, 이 중 C \mathrm{C}C 의 몰 수는 1 m m o l 1\,\mathrm{mmol}1 m m o l 이다.
또한 C \mathrm{C}C 의 원자량은 12 g / m o l 12\,\mathrm{g/mol}1 2 g / m o l 이므로 흡수된 C \mathrm{C}C 의 질량은 1 m m o l × 12 g / m o l = 12 m g 1\,\mathrm{mmol} \times 12\,\mathrm{g/mol} = 12\,\mathrm{mg}1 m m o l × 1 2 g / m o l = 1 2 m g 이다.
흡수된 C O 2 \mathrm{CO_2}C O 2 중 C \mathrm{C}C 는 X \mathrm{X}X 로부터 비롯되었으므로 시료 내 C \mathrm{C}C 의 질량은 12 m g 12\,\mathrm{mg}1 2 m g 이다.
X \mathrm{X}X 는 C \mathrm{C}C , H \mathrm{H}H , O \mathrm{O}O 로 이루어져 있으며, 이때 시료의 질량이 29 m g 29\,\mathrm{mg}2 9 m g 이므로 시료 내 O \mathrm{O}O 의 질량은 29 m g − 1 m g − 12 m g = 16 m g 29\,\mathrm{mg} - 1\,\mathrm{mg} - 12\,\mathrm{mg} = 16\,\mathrm{mg}2 9 m g − 1 m g − 1 2 m g = 1 6 m g 이다.
이때 O \mathrm{O}O 의 원자량은 16 g / m o l 16\,\mathrm{g/mol}1 6 g / m o l 이므로 O \mathrm{O}O 의 몰 수는 16 m g × 1 16 g / m o l = 1 m m o l 16\,\mathrm{mg} \times \frac{1}{16\,\mathrm{g/mol}} = 1\,\mathrm{mmol}1 6 m g × 1 6 g / m o l 1 = 1 m m o l 이다.
시료에서 C \mathrm{C}C , H \mathrm{H}H , O \mathrm{O}O 의 몰 수는 각각 1 m m o l , 1\,\mathrm{mmol},1 m m o l , 1 m m o l , 1\,\mathrm{mmol},1 m m o l , 1 m m o l 1\,\mathrm{mmol}1 m m o l 이므로
C \mathrm{C}C , H \mathrm{H}H , O \mathrm{O}O 의 가장 간단한 정수 몰 수 비는 1 : 1 : 1 1:1:11 : 1 : 1 이다.
따라서 X \mathrm{X}X 의 실험식은 C H O \mathrm{CHO}C H O 이다.
1번 문항 정답 및 해설 보기
정답: $5$
ㄱ. C a C l 2 \mathrm{CaCl_2}C a C l 2 를 채운 관 분석:
C a C l 2 \mathrm{CaCl_2}C a C l 2 를 채운 관은 H 2 O \mathrm{H_2O}H 2 O 를 흡수한다.
H 2 O \mathrm{H_2O}H 2 O 의 분자량은 ( 1 × 2 + 16 ) g / m o l = 18 g / m o l (1 \times 2 + 16)\,\mathrm{g/mol} = 18\,\mathrm{g/mol}( 1 × 2 + 1 6 ) g / m o l = 1 8 g / m o l 이므로 흡수된 H 2 O \mathrm{H_2O}H 2 O 의 몰 수는
9 m g × 1 18 g / m o l = 0.5 m m o l 9\,\mathrm{mg} \times \frac{1}{18\,\mathrm{g/mol}} = 0.5\,\mathrm{mmol}9 m g × 1 8 g / m o l 1 = 0 . 5 m m o l 이며, 이 중 H \mathrm{H}H 의 몰 수는 0.5 m m o l × 2 = 1 m m o l 0.5\,\mathrm{mmol} \times 2 = 1\,\mathrm{mmol}0 . 5 m m o l × 2 = 1 m m o l 이다.
또한 H \mathrm{H}H 의 원자량은 1 g / m o l 1\,\mathrm{g/mol}1 g / m o l 이므로 흡수된 H \mathrm{H}H 의 질량은 1 m m o l × 1 g / m o l = 1 m g 1\,\mathrm{mmol} \times 1\,\mathrm{g/mol} = 1\,\mathrm{mg}1 m m o l × 1 g / m o l = 1 m g 이다.
흡수된 H 2 O \mathrm{H_2O}H 2 O 중 H \mathrm{H}H 는 X \mathrm{X}X 로부터 비롯되었으므로 시료 내 H \mathrm{H}H 의 질량은 1 m g 1\,\mathrm{mg}1 m g 이다.
N a O H \mathrm{NaOH}N a O H 를 채운 관 분석:
N a O H \mathrm{NaOH}N a O H 를 채운 관은 C O 2 \mathrm{CO_2}C O 2 를 흡수한다.
C O 2 \mathrm{CO_2}C O 2 의 분자량은 ( 12 + 16 × 2 ) g / m o l = 44 g / m o l (12 + 16 \times 2)\,\mathrm{g/mol} = 44\,\mathrm{g/mol}( 1 2 + 1 6 × 2 ) g / m o l = 4 4 g / m o l 이므로 흡수된 C O 2 \mathrm{CO_2}C O 2 의 몰 수는
44 m g × 1 44 g / m o l = 1 m m o l 44\,\mathrm{mg} \times \frac{1}{44\,\mathrm{g/mol}} = 1\,\mathrm{mmol}4 4 m g × 4 4 g / m o l 1 = 1 m m o l 이며, 이 중 C \mathrm{C}C 의 몰 수는 1 m m o l 1\,\mathrm{mmol}1 m m o l 이다.
또한 C \mathrm{C}C 의 원자량은 12 g / m o l 12\,\mathrm{g/mol}1 2 g / m o l 이므로 흡수된 C \mathrm{C}C 의 질량은 1 m m o l × 12 g / m o l = 12 m g 1\,\mathrm{mmol} \times 12\,\mathrm{g/mol} = 12\,\mathrm{mg}1 m m o l × 1 2 g / m o l = 1 2 m g 이다.
흡수된 C O 2 \mathrm{CO_2}C O 2 중 C \mathrm{C}C 는 X \mathrm{X}X 로부터 비롯되었으므로 시료 내 C \mathrm{C}C 의 질량은 12 m g 12\,\mathrm{mg}1 2 m g 이다.
X \mathrm{X}X 는 C \mathrm{C}C , H \mathrm{H}H 로 이루어져 있으므로 a = 12 m g + 1 m g = 13 m g a = 12\,\mathrm{mg} + 1\,\mathrm{mg} = 13\,\mathrm{mg}a = 1 2 m g + 1 m g = 1 3 m g 이다. (O)
ㄴ. 시료에서 C \mathrm{C}C 와 H \mathrm{H}H 의 몰 수는 각각 1 m m o l , 1\,\mathrm{mmol},1 m m o l , 1 m m o l 1\,\mathrm{mmol}1 m m o l 이므로
C \mathrm{C}C 와 H \mathrm{H}H 의 가장 간단한 정수 몰 수 비는 1 : 1 1:11 : 1 이다.
따라서 X \mathrm{X}X 의 실험식은 C H \mathrm{CH}C H 이다. (O)
ㄷ. X \mathrm{X}X 의 실험식이 C H \mathrm{CH}C H 이므로 X \mathrm{X}X 의 분자식을 C x H x \mathrm{C}_x\mathrm{H}_xC x H x 라 할 때,
분자량은 ( 1 + 12 ) × x g / m o l = 13 x g / m o l (1 + 12) \times x\,\mathrm{g/mol} = 13x\,\mathrm{g/mol}( 1 + 1 2 ) × x g / m o l = 1 3 x g / m o l 이고,
반응한 X \mathrm{X}X 의 몰 수는 13 m g × 1 13 x g / m o l = 1 x m m o l 13\,\mathrm{mg} \times \frac{1}{13x\,\mathrm{g/mol}} = \frac{1}{x}\,\mathrm{mmol}1 3 m g × 1 3 x g / m o l 1 = x 1 m m o l 이다.
또한 완전 연소 화학 반응식
C x H x + ( x + x 4 ) O 2 → x C O 2 + x 2 H 2 O \mathrm{C}_x\mathrm{H}_x + \left(x + \frac{x}{4}\right)\mathrm{O_2} \rightarrow x\mathrm{CO_2} + \frac{x}{2}\mathrm{H_2O}C x H x + ( x + 4 x ) O 2 → x C O 2 + 2 x H 2 O 에서
C x H x + 5 x 4 O 2 → x C O 2 + x 2 H 2 O , \mathrm{C}_x\mathrm{H}_x + \frac{5x}{4}\mathrm{O_2} \rightarrow x\mathrm{CO_2} + \frac{x}{2}\mathrm{H_2O},C x H x + 4 5 x O 2 → x C O 2 + 2 x H 2 O ,
4 C x H x + 5 x O 2 → 4 x C O 2 + 2 x H 2 O 4\mathrm{C}_x\mathrm{H}_x + 5x\mathrm{O_2} \rightarrow 4x\mathrm{CO_2} + 2x\mathrm{H_2O}
4 C x H x + 5 x O 2 → 4 x C O 2 + 2 x H 2 O 이다.
C x H x \mathrm{C}_x\mathrm{H}_xC x H x 가 1 x m m o l \frac{1}{x}\,\mathrm{mmol}x 1 m m o l 만큼 반응하였으므로 반응한 O 2 \mathrm{O_2}O 2 의 몰 수는 1 x m m o l × 5 x 4 = 5 4 m m o l \frac{1}{x}\,\mathrm{mmol} \times \frac{5x}{4} = \frac{5}{4}\,\mathrm{mmol}x 1 m m o l × 4 5 x = 4 5 m m o l 이다.
이때 O 2 \mathrm{O_2}O 2 의 분자량은 ( 16 × 2 ) g / m o l = 32 g / m o l (16 \times 2)\,\mathrm{g/mol} = 32\,\mathrm{g/mol}( 1 6 × 2 ) g / m o l = 3 2 g / m o l 이므로
반응한 O 2 \mathrm{O_2}O 2 의 질량은 5 4 m m o l × 32 g / m o l = 40 m g \frac{5}{4}\,\mathrm{mmol} \times 32\,\mathrm{g/mol} = 40\,\mathrm{mg}4 5 m m o l × 3 2 g / m o l = 4 0 m g 임을 알 수 있다. (O)
따라서 답은 5 55 번이다.
2번 문항 정답 및 해설 보기
정답: $4$
C a C l 2 \mathrm{CaCl_2}C a C l 2 를 채운 관 분석:
C a C l 2 \mathrm{CaCl_2}C a C l 2 를 채운 관은 H 2 O \mathrm{H_2O}H 2 O 를 흡수한다.
H 2 O \mathrm{H_2O}H 2 O 의 분자량은 ( 1 × 2 + 16 ) g / m o l = 18 g / m o l (1 \times 2 + 16)\,\mathrm{g/mol} = 18\,\mathrm{g/mol}( 1 × 2 + 1 6 ) g / m o l = 1 8 g / m o l 이므로 흡수된 H 2 O \mathrm{H_2O}H 2 O 의 몰 수는
27 m g × 1 18 g / m o l = 1.5 m m o l 27\,\mathrm{mg} \times \frac{1}{18\,\mathrm{g/mol}} = 1.5\,\mathrm{mmol}2 7 m g × 1 8 g / m o l 1 = 1 . 5 m m o l 이며, 이 중 H \mathrm{H}H 의 몰 수는 1.5 m m o l × 2 = 3 m m o l 1.5\,\mathrm{mmol} \times 2 = 3\,\mathrm{mmol}1 . 5 m m o l × 2 = 3 m m o l 이다.
또한 H \mathrm{H}H 의 원자량은 1 g / m o l 1\,\mathrm{g/mol}1 g / m o l 이므로 흡수된 H \mathrm{H}H 의 질량은 3 m m o l × 1 g / m o l = 3 m g 3\,\mathrm{mmol} \times 1\,\mathrm{g/mol} = 3\,\mathrm{mg}3 m m o l × 1 g / m o l = 3 m g 이다.
흡수된 H 2 O \mathrm{H_2O}H 2 O 중 H \mathrm{H}H 는 X \mathrm{X}X 로부터 비롯되었으므로 시료 내 H \mathrm{H}H 의 질량은 3 m g 3\,\mathrm{mg}3 m g 이다.
N a O H \mathrm{NaOH}N a O H 를 채운 관 분석:
N a O H \mathrm{NaOH}N a O H 를 채운 관은 C O 2 \mathrm{CO_2}C O 2 를 흡수한다.
C O 2 \mathrm{CO_2}C O 2 의 분자량은 ( 12 + 16 × 2 ) g / m o l = 44 g / m o l (12 + 16 \times 2)\,\mathrm{g/mol} = 44\,\mathrm{g/mol}( 1 2 + 1 6 × 2 ) g / m o l = 4 4 g / m o l 이므로 흡수된 C O 2 \mathrm{CO_2}C O 2 의 몰 수는
66 m g × 1 44 g / m o l = 1.5 m m o l 66\,\mathrm{mg} \times \frac{1}{44\,\mathrm{g/mol}} = 1.5\,\mathrm{mmol}6 6 m g × 4 4 g / m o l 1 = 1 . 5 m m o l 이며, 이 중 C \mathrm{C}C 의 몰 수는 1.5 m m o l 1.5\,\mathrm{mmol}1 . 5 m m o l 이다.
또한 C \mathrm{C}C 의 원자량은 12 g / m o l 12\,\mathrm{g/mol}1 2 g / m o l 이므로 흡수된 C \mathrm{C}C 의 질량은 1.5 m m o l × 12 g / m o l = 18 m g 1.5\,\mathrm{mmol} \times 12\,\mathrm{g/mol} = 18\,\mathrm{mg}1 . 5 m m o l × 1 2 g / m o l = 1 8 m g 이다.
흡수된 C O 2 \mathrm{CO_2}C O 2 중 C \mathrm{C}C 는 X \mathrm{X}X 로부터 비롯되었으므로 시료 내 C \mathrm{C}C 의 질량은 18 m g 18\,\mathrm{mg}1 8 m g 이다.
X \mathrm{X}X 는 C \mathrm{C}C , H \mathrm{H}H , O \mathrm{O}O 로 이루어져 있으며, 이때 시료의 질량이 29 m g 29\,\mathrm{mg}2 9 m g 이므로
시료 내 O \mathrm{O}O 의 질량은 29 m g − 3 m g − 18 m g = 8 m g 29\,\mathrm{mg} - 3\,\mathrm{mg} - 18\,\mathrm{mg} = 8\,\mathrm{mg}2 9 m g − 3 m g − 1 8 m g = 8 m g 이다.
이때 O \mathrm{O}O 의 원자량은 16 g / m o l 16\,\mathrm{g/mol}1 6 g / m o l 이므로
O \mathrm{O}O 의 몰 수는 8 m g × 1 16 g / m o l = 0.5 m m o l 8\,\mathrm{mg} \times \frac{1}{16\,\mathrm{g/mol}} = 0.5\,\mathrm{mmol}8 m g × 1 6 g / m o l 1 = 0 . 5 m m o l 이다.
시료에서 C \mathrm{C}C , H \mathrm{H}H , O \mathrm{O}O 의 몰 수는 각각 1.5 m m o l , 1.5\,\mathrm{mmol},1 . 5 m m o l , 3 m m o l , 3\,\mathrm{mmol},3 m m o l , 0.5 m m o l 0.5\,\mathrm{mmol}0 . 5 m m o l 이므로
C \mathrm{C}C , H \mathrm{H}H , O \mathrm{O}O 의 가장 간단한 정수 몰 수 비는 1.5 : 3 : 0.5 = 3 : 6 : 1 1.5:3:0.5 = 3:6:11 . 5 : 3 : 0 . 5 = 3 : 6 : 1 이다.
그러므로 X \mathrm{X}X 의 실험식은 C 3 H 6 O \mathrm{C_3H_6O}C 3 H 6 O 이다.
따라서 답은 4 44 번이다.