PV-work. if the volume change is –5.6 L

PV-work. if the volume change is –5.6 L

 

 

The reaction between hydrogen and oxygen to yield water vapor has ΔH of –484 kJ. How much PV work is done and what is the value of ΔE in kJ for the reaction of 0.50 mol of H2 with 0.25 mol of O2 at atmospheric pressure if the volume change is –5.6 L?

 

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2H2(g) + O2(g) → 2H2O(g) ... ΔH = -484 kJ

---> H2 2 mol 반응 시 엔탈피가 –484 kJ

 

 

H2 : O2 = 2 : 1 계수비(= 몰수비) 이므로,

즉 H2 : O2 = 2 : 1 반응하므로,

H2 : O2 = 2 : 1 = 0.50 mol : ? mol

? = 0.50 / 2 = 0.25 mol O2

---> H2, O2 둘 다 전부 반응함.

 

 

H2 0.50 mol 반응 시 엔탈피를 계산하면,

2 : –484 = 0.50 : ?

? = –484 * 0.50 / 2 = –121 kJ

 

또는

ΔH = 0.50 mol H2 * (-484 kJ / 2 mol H2) = -121 kJ

---> 이만큼 계는 열(q_P = ΔH)의 형태로 에너지를 잃음.

( 엔탈피의 정의 http://ywpop.tistory.com/4672 )

 

 

w = -PΔV = -(1 atm) (–5.6 L)

= +5.6 atm•L

 

 

1 atm•L = 101.325 J 이므로,

( 설명 http://ywpop.tistory.com/6646 )

 

w = +5.6 atm•L * (101.325 J / 1 atm•L)

= +567.42 J = +0.57 kJ

---> 압축과정(ΔV < 0)이므로, 이만큼 주위는 계에 일을 해줌.

---> 이만큼 계는 일의 형태로 에너지를 얻음.

( 화학적 일 설명 http://ywpop.tistory.com/6336 )

 

 

ΔE = q + w

= q_P + w

= ΔH + (–PΔV)

= (-121 kJ) + (+0.57 kJ)

= -120.43 kJ

 

 

답: w = +0.57 kJ, ΔE = -120 kJ

 

 

 

 

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수소와 산소가 반응하여 수증기를 만들 때 ΔH = -484 kJ이다. 대기압에서 H2 2.00 mol과 O2 1.00 mol이 반응하고, 부피 변화가 –24.4 L라면 ΔE 값(kJ)은 얼마인가? 이 반응은 얼마만큼의 PV 일을 하는가?
 

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H2 : O2 = 2 : 1 반응하므로,
H2 : O2 = 2 : 1 = 2.00 mol : 1.00 mol
---> H2, O2 둘 다 전부 반응함.
 

 

H2 2.00 mol 반응 시 엔탈피를 계산하면,
ΔH = 2.00 mol H2 * (-484 kJ / 2 mol H2) = -484 kJ
 

 

w = -PΔV = -(1 atm) (–24.4 L)
= +24.4 atm•L
 

1 atm•L = 101.325 J 이므로,
w = +24.4 atm•L * (101.325 J / 1 atm•L)
= +2472.33 J = +2.47 kJ
 

 

ΔE = q + w
= q_P + w
= ΔH + (–PΔV)
= (-484 kJ) + (+2.47 kJ)
= -481.53 kJ
 

 

답: w = +2.47 kJ, ΔE = -482 kJ