커피컵 열량계를 사용한 ΔH 측정. HCl + NaOH 중화열 측정 ★

커피컵 열량계를 사용한 ΔH 측정. HCl + NaOH 중화열 측정

- 일정 압력 열계량법 (Constant Pressure Calorimetry)

 

 

커피컵 열량계에 1.0 M HCl 50 mL와 1.0 M NaOH 50 mL를 넣고

충분히 혼합했더니, 온도계의 눈금이 21.0℃에서 27.5℃로 상승하였다.

계의 반응 엔탈피 변화를 결정하시오. (단, 용액의 밀도 ≈ 물의 밀도)

 

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▶ 참고: 산-염기 중화반응과 중화열

[ https://ywpop.tistory.com/3925 ]

> 중화열: 산-염기 중화반응 결과, “H2O(l) 1 mol이 생성될 때 발생하는 열”

 

▶ 참고: 열용량과 비열

[ https://ywpop.tistory.com/2897 ]

> q = C m Δt

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▶ 일정압력 열계량법: 커피컵 열량계

> 화합물(반응물) = (반응) 계

> 물(수용액) = 주위

 

> 계가 방출한 열(–q) = 주위가 흡수한 열(+q)

> 물의 온도변화 측정 ⇨ 계의 열변화 측정

> 실험을 통해 우리가 측정/계산한 열은

주위인 물이 흡수한 열(+q)

q_주위 = C m Δt

---> Δt는 주위인 물의 온도변화.

 

> 반응열(중화열)은 주위가 흡수한 열과

숫자 값은 같고, 부호는 반대.

q_계 = –(C m Δt)

 

 

 

[그림] 발열반응일 때, 계와 주위 사이의 열 흐름.

 

 

반응형

 

 

[용액의 밀도 ≈ 물의 밀도] 이므로,

(50 mL) + (50 mL) = 100 mL ≈ 100 g 용액

 

 

 

 

( –q : 계가 주위에 가한 열, 발열반응 )

 

 

 

 

 

HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(l)

HCl : H2O = 1 : 1 계수비(= 몰수비) 이므로,

H2O의 mol수 = HCl의 mol수

( ∵ 중화열: “H2O(l) 1 mol이 생성될 때 발생하는 열” )

 

 

 

HCl의 mol수 = (1.0 mol/L) × 0.050 L = 0.050 mol

 

 

 

HCl의 mol당 엔탈피 변화를 계산하면,

ΔH = –2.7 kJ / 0.050 mol = –54 kJ/mol

---> 이 엔탈피(반응열) 값은 이 반응이 산-염기 중화반응이므로,

중화열에 해당된다.

 

 

 

 

[ 그림 출처 ChemWiki ] 커피컵 열량계.

 

 

 

 

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/4525 ] H2SO4 + NaOH 중화열 측정

 

[ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/6986 ] 일정 부피 열계량법. 연소열 측정

 

 

 

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