황산(H2SO4)과 수산화나트륨(NaOH)의 중화열

황산(H2SO4)과 수산화나트륨(NaOH)의 중화열

 

 

다음 중 농도가 같은 황산(H2SO4) 수용액과 수산화나트륨(NaOH) 수용액을 반응시켰을 때, 가장 많은 열이 발생하는 것은?

	(1)	(2)	(3)	(4)	(5)
H2SO4 수용액의 양(mL)	5	15	25	30	40
NaOH 수용액의 양(mL)	45	35	25	20	10

 

 

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산-염기 중화반응의 알짜이온반응식은

H+(aq) + OH-(aq) → H2O(l) 이며,

이 과정에서 열이 발생하기 때문에,

보다 많은 물이 생성될수록 보다 많은 열이 방출됩니다.

 

황산은 이온화하면 2개의 H+ 이온을 내놓고,

H2SO4(aq) → 2H+(aq) + SO4^2-(aq)

수산화나트륨은 1개의 OH- 이온을 내놓습니다.

NaOH(aq) → Na+(aq) + OH-(aq)

 

황산과 수산화나트륨의 농도가 같다고 했기 때문에,

만약 둘 다 농도가 1000 M이라고 가정하면

황산 5 mL에 들어있는 황산의 몰수는

1000 mol/L × 0.005 L = 5 mol 이고, 따라서

황산 5 mL에 들어있는 H+ 이온의 몰수는

5 mol × 2 = 10 mol 이 됩니다.

수산화나트륨의 몰수와 OH- 이온의 몰수는 같습니다.

 

그리고 알짜이온반응식을 보면,

H+ 이온 1개와 OH- 이온 1개가 반응하면,

물 1개가 생성됩니다.

 

이렇게 계산하면, 다음 표와 같습니다.

 

	(1)	(2)	(3)	(4)	(5)
H+ 이온의 몰수	10	30	50	60	80
OH- 이온의 몰수	45	35	25	20	10
생성된 물의 몰수	10	30	25	20	10
반응 후 남아있는 H+ 이온의 몰수	0	0	25	40	70
반응 후 남아있는 OH- 이온의 몰수	35	5	0	0	0

 

따라서 가장 많은 물이 생성되는 조건은 (2)번입니다.