0℃ 1 atm에서 휘발유 연소반응에 필요한 일의 양

0℃ 1 atm에서 휘발유 연소반응에 필요한 일의 양

2C8H18 + 25O2 → 16CO2 + 18H2O

 

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출제자의 실수

2C8H18 + 25O2 → 16CO2 + 18H2O

대신

2C8H18(l) + 25O2(g) → 16CO2(g) + 18H2O(g)

이렇게 물질의 상태를 표시해 주어야 했었다.

 

왜냐하면,

> 2C8H18(l) + 25O2(g) → 16CO2(g) + 18H2O(g)

> 2C8H18(l) + 25O2(g) → 16CO2(g) + 18H2O(l)

의 일은 다르기 때문이다.

 

 

 

문제 해설로 봐서,

출제자는

2C8H18(l) + 25O2(g) → 16CO2(g) + 18H2O(g)

이 반응을 생각했었는가 보다.

 

 

 

화학적 일은 PV-work이므로,

( 화학적 일 = 기체의 팽창 또는 압축과 관련된 일 )

( 참고 https://ywpop.tistory.com/5281 )

 

반응 전/후 기체의 몰수 변화를 계산하면,

( 기체 몰수 변화로 기체 부피 변화를 계산할거임. )

 

(16 + 18) – (25) = 9 mol

( 액체인 C8H18은 계산에서 제외. )

 

 

 

PV = nRT 식으로 계산할 수도 있으나,

0℃, 1 atm에서, 기체 1 mol = 22.4 L 이므로,

( 참고: 몰부피 https://ywpop.tistory.com/8321 )

 

9 mol × (22.4 L / 1 mol) = 201.6 L

---> 반응 후, 기체(계)의 부피는 201.6 L 증가.

 

 

 

1 atm 압력 하에서,

기체의 부피가 201.6 L 증가(팽창)할 때

한 일을 계산하면,

W = PΔV

= (1 atm) (201.6 L)

= 201.6 atm•L

 

 

 

R = 0.08206 atm•L/mol•K = 8.314 J/mol•K 이므로,

( 참고 https://ywpop.tistory.com/1988 )

 

0.08206 atm•L = 8.314 J

 

 

 

201.6 atm•L × (8.314 J / 0.08206 atm•L)

= 201.6 × (8.314 / 0.08206)

= 20425 J

= 2.04×10^4 J

 

 

 

답: 2.04×10^4 J

 

 

 

 

[참고] PV = nRT 식으로 계산하면,

V = nRT / P

= [(9) (0.08206) (273.15+0)] / (1)

= 201.73 L

 

9 mol × (22.414 L / 1 mol) = 201.73 L

 

 

 

 

[키워드] PV work 기준문서, PV-work 기준문서, 휘발유 연소반응 기준문서