12장 화학반응의 반응열의 종류 화학 2 2014년 1학기

12.1 화학 반응의 반응열의 종류 반응열 연소열 분해열 용해열 중화열 생성열

12.2 연소열 어떤 물질 1몰이 완전 연소할 때의 열량 발열 반응이므로 ∆H 의 부호는 '-' 임 메테인의 연소열 메테인(CH4) 1몰이 완전 연소할 때 890.8 kJ의 열이 방출됨 CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l), ∆H = - 890.8 kJ

연료의 종류에 따른 연소열 연료 연소엔탈피(ΔH) kJ/g kJ/mol 수소(H2) -141.8 -285.8 메테인(CH4) -55.5 -890.8 흑연(C) -32.8 -393.5 에탄올 (C2H5OH) -29.7 -1367

12.3 용해열 어떤 물질 1몰이 충분한 양의 물에 용해될 때 방출 흡수되는 열량 고체가 용해될 때 열을 흡수하기도 하고 방출하기도 함 NaCl(s) → NaCl(aq), ∆H = 3.9 kJ 고체 물질 용해 엔탈피(kJ/mol) CaO -76.9 NaCl 3.9 NaOH -42.4 KCl 17.2 CaCl2 -81.3 KBr 19.9 MgSO4 -91.2 NH4NO3 26.2

용해열 기체와 액체 물질이 물에 용해되는 반응은 대부분 열을 방출함 HCl(g) → HCl(aq), ∆H= - 75 kJ H2SO4(l) → H2SO4(aq), ∆H = - 81.9 kJ

형성평가 1. 일산화 탄소(CO)의 연소열( ∆H )은 -283.0 kJ/mol이다. CO(g) 14g이 연소할 때의 반응열( ∆H )을 구하시오. (단, CO의 분자량은 28이다.) 정답 : -141.5 kJ

형성평가 1/2N2(g)+O2(g) → NO2(g), ∆H = 33.2 kJ에서 반응열( ∆H )은 N2(g)의 연소 2. 다음 반응열에 대한 설명으로 옳은 것은 ◯표, 옳지 않은 것은 ×표를 하시오. 1/2N2(g)+O2(g) → NO2(g), ∆H = 33.2 kJ에서 반응열( ∆H )은 N2(g)의 연소 열이다. 정답: ×

12.4 분해열 어떤 물질 1몰이 가장 안정한 상태의 홑원소 물질로 분 해될 때 출입하는 열량임. 분해열은 생성열( ∆H ) 과 크 기는 같고 부호는 반대임 CO2(g) → C(s, 흑연)+O2(g), ∆H = + 393.5 kJ : 분해열 C(s, 흑연)+O2(g) → CO2(g), ∆H = - 393.5 kJ : 생성열

12.5 중화열 산의 H+ 1몰과 염기의 OH- 1몰이 중화 반응하여 물 (H2O(l)) 1몰이 생성될 때 방출하는 열량 57.7 kJ의 열이 방출됨 H+(aq) + OH-(aq) → H2O(l), ∆H = - 57.7 kJ

중화열 강산과 강염기의 반응에서 중화열( ∆H ) 은 산과 염기의 종류에 관계없이 -57.7 kJ/mol로 일정함 HCl(aq)+NaOH(aq)→H2O(l)+NaCl(aq), ∆H =-57.7 kJ H2SO4(aq)+2NaOH(aq)→2H2O(l)+Na2SO4(aq), ∆H =-115.4 kJ 2. 중화 반응의 알짜 이온 방정식 H+(aq) + OH-(aq) → H2O(l), ∆H = - 57.7 kJ

형성평가 HCl(aq) + NaOH(aq) → H2O(l) + NaCl(aq), ∆H = - 57.7 kJ 1. 다음은 산과 염기의 중화 반응을 열화학 반응식으로 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? HCl(aq) + NaOH(aq) → H2O(l) + NaCl(aq), ∆H = - 57.7 kJ ㄱ. 중화 반응은 발열 반응이다. ㄴ. 반응이 진행되면 반응 용기 내부의 온도는 높아진다. ㄷ. H2SO4(aq) + 2NaOH(aq) → 2H2O(l) + Na2SO4(aq), ∆H = -115.4 kJ 반응에서 중화열( ∆H ) 은 -115.4 kJ이다.

형성평가 2. 다음 반응열에 대한 설명으로 옳은 것은 ◯표, 옳지 않은 것은 ×표를 하시오. HCl(aq) + NaOH(aq) → H2O(l) + NaCl(aq), ∆H = - 57.7 kJ 에서 반응열( ∆H )은 중화열이다. 정답: O

12.6 생성열 어떤 물질 1몰이 그 물질을 이루는 성분 원소의 가장 안정한 홑원소 물질로부터 생성될 때의 열량 1. 표준 생성열( ∆Hf ° ) 표준 상태(25℃, 1기압)에 있는 성분 원소로부터 물질 1몰이 생성될 때의 엔탈피 변화로, 표준 생성 엔탈피라고도함

생성열 (25℃, 1기압) 물질 ∆Hf ° (kJ/mol) 메테인, CH4(g) -74.8 염화 수소, HCl(g) -92.3 226.7 일산화 탄소, CO(g) -110.5 에틸렌, C2H4(g) 52.3 이산화 탄소, CO2(g) -393.5 에테인, C2H6(g) -84.7 수증기, H2O(g) -241.8 에탄올, C2H5OH(l) -277.7 물, H2O(l) -285.8

생성열 물의 표준 생성열( ∆Hf ° ) 2H2(g)+O2(g) → 2H2O(l), ∆H = - 571.6 kJ 물(H2O) 2몰이 성분 원소인 수소(H2)와 산소(O2)로부터 생성될 때 571.6 kJ의 열이 방출됨 → 물(H2O)의 표준 생성열( ∆Hf ° )은 - 571.6 kJ/2 mol = - 285.8 kJ/mol 물질 ∆Hf ° (kJ/mol) O(g) 249.2 C(g) 716.7 O2(g) 0.0 C(s, 흑연) O3(g) 142.7 C(s, 다이아몬드) 1.9

생성열 2. 홑원소 물질의 표준 생성열 홑원소 물질의 표준 생성열은 0. 동소체가 있는 경우에는 표준 상태에서 가장 안정한 물질의 표준 생성열이 0. 산소와 탄소의 표준 생성열 산소는 O(g), O2(g), O3(g)의 동소체가 존재하는데, 표준 상태에서 O2(g) 가 가장 안정하므로 O2(g)의 표준 생성열이 0임 탄소는 표준 상태에서 C(s, 흑연)가 가장 안정하므로 C(s, 흑연)의 표준 생성열이 0임l

생성열 물질 ∆Hf ° (kJ/mol) O(g) 249.2 C(g) 716.7 O2(g) 0.0 C(s, 흑연) O3(g) 142.7 C(s, 다이아몬드) 1.9

생성열 3. 같은 원소로부터 여러 종류의 화합물이 생성될 경우 표준 생성열( ∆Hf ° )이 작은 물질일수록 상대적으로 안정함 탄화수소의 안정성 비교 탄소와 수소로부터 생성되는 아세틸렌(C2H2), 에틸렌(C2H4), 에테인(C2H6) 중에서 에테인이 상대적으로 가장 안정하고, 아세틸렌이 가장 불안정함 물질 C2H2(g) C2H4(g) C2H6(g) ∆Hf ° (kJ/mol) 226.7 52.3 -84.7

생성열 4. 표준 엔탈피 변화( ∆H ° ) 표준 엔탈피 변화( ∆H ° ) = ΣHf °생성물 - ΣHf °반응물 (표준 엔탈피 변화 = 생성물의 표준 생성열의 합 - 반응물의 표준 생성열의 합)

형성평가 1. 그래프는 2S(s)+3O2(g) → 2SO3(g) 반응 과정을 에너지 관계로 나타낸 것이다. 위 자료에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? ㄱ. SO3(g) 의 생성열( ∆H ) 은 -790 kJ/mol이다. ㄴ. O2(g) 의 결합 에너지는 495 kJ/mol이다. ㄷ. SO2(g) + 1/2O2(g) → SO3(g) 반응은 발열 반응이다.

형성평가 2. 그림은 25℃, 1기압에서 몇 가지 물질의 표준 생성열( ∆Hf° )을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? ㄱ. CO(g) 연소 반응의 반응열( ∆H ) 은 -283.0 kJ이다. ㄴ. N2(g)+2O2(g) → 2NO2(g) 반응의 반응열( ∆H ) 은 66.4 kJ이다. ㄷ. CO(g) 의 생성열( ∆Hf ) 은 C(s, 다이아몬드) + 1/2O™(g) → CO(g) 의 엔탈피 변화이다.