¶ 지식 정보
¶ 표준 상태
, (기체인 경우), (수용액인 경우)인 상태이다.
표준 상태를 표현할 때, 물리량의 기호 뒤에 를 적는다.
¶ 엔탈피
내부 에너지, 압력, 부피를 각각 , , 라 할 때, 인 물리량이다.
엔탈피는 기호로 로 나타내고, 단위는 주로 을 사용한다.
¶ 반응 엔탈피
일정한 압력에서 화학 반응이 일어날 때, 생성물과 반응물의 엔탈피 차이이다.
표준 상태의 반응 엔탈피는 기호로 로 나타내고, 표준 반응 엔탈피라 한다.
화학 반응식에서 반응 엔탈피는 (생성물 엔탈피의 합 반응물 엔탈피의 합)과 같다.
¶ 발열 반응과 흡열 반응
발열 반응은 열을 방출하여 인 화학 반응이고,
흡열 반응은 열을 흡수하여 인 화학 반응이다.
반응 엔탈피의 크기만큼 일 때는 열이 방출되고, 일 때는 열이 흡수된다.
발열 반응의 대표적인 예시로 연소 반응이 있다.
¶ 열화학 반응식
물질의 상태, 온도, 압력에 따라 가 달라지므로 물질의 상태를 나타내며,
표준 상태가 아닌 경우 온도와 압력을 적는다.
반응물과 생성물이 서로 반대인 반응(역반응)의 는 크기가 같고 부호가 반대이다.
¶ 열화학 반응식 예시
다음은 에서 와 가 반응하여 가 생성되는 반응의 열화학 반응식이다.
이 열화학 반응식의 의미를 파악하고 역반응의 를 구해보자.
$2\mathrm{H_{2}}(g) + \mathrm{O_{2}}(g) \rightarrow 2\mathrm{H_{2}O}(l)\quad\Delta H^{\circ} = -572\,\mathrm{kJ}$
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열화학 반응식의 의미 파악:
발열 반응은 인 화학 반응이므로 와 가 반응하여 가 생성되는 반응은 발열 반응이다.
일 때 반응 엔탈피의 크기만큼 열이 방출되므로 이 열화학 반응식은 표준 상태에서 의 와 의 가 반응하여 의 가 생성되는 동안 의 열이 방출됨을 의미한다.
$2\mathrm{H_{2}O}(l) \rightarrow 2\mathrm{H_{2}}(g) + \mathrm{O_{2}}(g)\quad\Delta H^{\circ} = 572\,\mathrm{kJ}$
¶ 적용 문항
¶ 1번 문항
정답: $5$
ㄱ. 아래와 같이 두 가지 방법으로 판단할 수 있다.
반응의 발열 여부로 판단하는 경우:
인 발열 반응이므로 반응물의 엔탈피 합은 생성물의 엔탈피 합보다 크다. (O)
엔탈피 합의 차로 판단하는 경우:
화학 반응식에서 반응 엔탈피는 (생성물 엔탈피의 합 반응물 엔탈피의 합)과 같고,
이므로 반응물의 엔탈피 합을 , 생성물의 엔탈피 합을 라 하면, , 이다.
그러므로 반응물의 엔탈피 합은 생성물의 엔탈피 합보다 크다. (O)
ㄴ. 발열 반응은 인 화학 반응이다.
이 반응은 이므로 발열 반응이다. (O)
ㄷ. 문제의 열화학 반응식은 의 와 의 가 반응하여
의 가 생성되는 동안 임을 의미한다.
그러므로 와 가 반응하여 의 가 생성될 때,
표준 반응 엔탈피 이다. (O)
따라서 답은 번이다.
¶ 2번 문항
정답: $1$
원자 개수를 맞추어 구하는 경우:
반응 전후 각 원소의 원자 개수가 같음을 이용하여 식을 세운다.
의 개수 맞추기:
의 개수 맞추기:
의 개수 맞추기:
이를 연립하면 , 이다.
완전 연소 반응식으로 구하는 경우:
의 완전 연소 반응식은 아래와 같다.
$\mathrm{C_{x}H_{y}} + \left(x + \dfrac{y}{4}\right)\mathrm{O_{2}} \rightarrow x\mathrm{CO_{2}} + \dfrac{y}{2}\mathrm{H_{2}O}$
, 이므로 , 이다.
의 분자량은 이므로, 생성된 의 몰 수는
이다.
문제의 열화학 반응식은 의 와 의 가 반응하여
의 와 의 가 생성되는 동안 임을 의미한다.
그러므로 생성된 의 몰 수가 일 때, 표준 반응 엔탈피 이고,
생성된 의 몰 수가 일 때, 표준 반응 엔탈피 이다.
따라서 답은 번이다.