0.600 M HNO3 + 0.300 M Ba(OH)2 18.46℃

0.600 M HNO3 + 0.300 M Ba(OH)2 18.46℃

 

 

열용량을 무시할 수 있는 일정 압력 열량계에서

0.600 M HNO3 400. mL와

0.300 M Ba(OH)2 400. mL를 섞었다.

두 용액의 초기 온도는 똑같이 18.46℃이었다.

혼합 용액의 최종 온도는?

중화열은 –56.2 kJ/mol이다.

용액의 밀도와 비열은 물과 같다고 가정한다.

 

 

A quantity of 4.00×10^2 mL of 0.600 M HNO3 is mixed with 4.00×10^2 mL of 0.300 M Ba(OH)2 in a constant-pressure calorimeter of negligible heat capacity. The initial temperature of both solutions is the same at 18.46℃. What is the final temperature of the solution?

 

 

 

> HNO3의 몰수 = (0.6 mol/L) × 0.4 L = 0.24 mol

> Ba(OH)2의 몰수 = (0.3 mol/L) × 0.4 L = 0.12 mol

( 참고 https://ywpop.tistory.com/7787 )

 

 

 

1 mol Ba(OH)2는 이온화되면, 2 mol OH^-가 생성되므로,

Ba(OH)2 → Ba^2+ + 2OH^-

 

H^+의 몰수와 OH^-의 몰수가 같기 때문에,

2 × 0.12 = 0.24 mol OH^-

 

혼합 용액은 화학량론적으로 정확히 중화된다.

 

 

 

강산-강염기 중화 반응의 알짜 이온 반응식

H^+(aq) + OH^-(aq) → H2O(l) 이므로,

0.24 mol H^+와 0.24 mol OH^-가 반응해서

0.24 mol H2O가 생성된다.

 

 

 

[참고]

2HNO3 + Ba(OH)2 → Ba(NO3)2 + 2H2O

 

HNO3 : Ba(OH)2 = 2 : 1 계수비(= 몰수비) 이므로,

0.24 mol HNO3와 화학량론적으로 반응하는

Ba(OH)2의 몰수를 계산하면,

HNO3 : Ba(OH)2 = 2 : 1 = 0.24 mol : ? mol

 

? = 0.24 / 2 = 0.12 mol Ba(OH)2

---> 혼합 용액은 화학량론적으로 정확히 중화된다.

 

 

 

0.24 mol 산이 중화되면 0.24 mol 물이 생성되므로, 중화열은

0.24 mol × (–56.2 kJ/mol) = –13.488 kJ

---> 반응계가 방출한 열

 

 

 

열량계의 열용량을 무시한다고 했으니,

반응계가 방출한 열은 전부 용액이 흡수한다. 따라서

용액이 흡수한 열 = 13.488 kJ 이고,

 

혼합 용액의 질량 = 800 g 이므로,

2 × (400 mL) = 800 mL = 800 g

 

혼합 용액의 최종 온도를 계산하면,

 

q = C m Δt

( 참고 https://ywpop.tistory.com/2897 )

 

13488 J = (4.184 J/g•℃) (800 g) (x – 18.46 ℃)

 

x – 18.46 = 13488 / [(4.184) (800)] = 4.03

 

x = 4.03 + 18.46 = 22.49

 

 

 

답: 22.49℃

 

 

 

 

[ 동일 예제 https://ywpop.tistory.com/7196 ]

 

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/5400 ] 0.862 M HCl + 0.431 M Ba(OH)2 20.48℃

 

 

 

[키워드] 0.600 M HNO3 400. mL 0.300 M Ba(OH)2 18.46℃, 0.600 M HNO3 4.00×10^2 mL 0.300 M Ba(OH)2 18.46℃

 

[FAQ] [①23/04/24] [②24/06/07]