통열량계로 에탄올 0.46 g의 연소열 측정

통열량계로 에탄올 0.46 g의 연소열 측정

 

 

다음은 통열량계를 이용하여 에탄올의 연소열을 구하는 실험이다.

 

<실험 과정>

가) 에탄올 0.46 g을 통열량계 안에 있는 시료 용기에 넣고 물 1000 g을 채운다.

나) 물의 온도가 일정해졌을 때의 온도(t1)를 측정한다.

다) 점화 장치를 작동하여 에탄올을 완전 연소시킨다.

라) 젓개로 저으면서 물의 최고 온도(t2)를 측정한다.

 

<실험 결과 및 자료>

> t1 = 24.2℃

> t2 = 26.2℃

> 통열량계의 열용량 = 2.8 kJ/℃

> 물의 비열 = 4.2 J/g*℃

 

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고르시오.

(단, 에탄올의 몰질량은 46 g/mol이다.)

 

<보기>

a) 에탄올의 연소열은 1400 kJ/mol이다.

b) t2가 실제보다 낮게 측정되면 연소열은 크게 계산된다.

c) 가)에서 500 g의 물로 실험하면 연소열은 2배가 된다.

 

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▶ 화합물 = 계, 통(bomb) 및 물 = 주위

▶ 반응계가 방출한 열(-q) = 주위가 흡수한 열(+q)

 

 

물이 흡수한 열 (q_water)

q = C m Δt

= (4.2) (1000) (26.2-24.2) = 8400 J

 

 

통이 흡수한 열 (q_bomb)

q = C Δt

= (2800) (26.2-24.2) = 5600 J

 

 

-q_rxn = q_water + q_bomb

q_rxn = -(8400 + 5600) = -14000 J

 

 

에탄올 0.46 g의 몰수를 계산하면,

0.46 g / (46 g/mol) = 0.01 mol

 

 

몰당 연소열을 계산하면, (-부호 생략)

14000 J / 0.01 mol = 1400000 J/mol = 1400 kJ/mol

 

 

b) t2가 실제보다 낮게 측정되면,

q = C m Δt 계산식에서 Δt가 감소하므로,

연소열은 작게 계산된다.

 

 

c) 가)에서 500 g의 물로 실험하면,

물이 흡수한 열은 변하지만, 통이 흡수한 열은 변하지 않으므로,

연소열은 2배 관계가 되지 않는다.

 

 

답: a) 에탄올의 연소열은 1400 kJ/mol이다.

 

 

[ 관련 예제 http://ywpop.tistory.com/7213 ]