H2(g)와 CH4(g) 21.3%와 78.7% 부피 304.6 K, 2.50 atm 혼합물 15.6 L

H2(g)와 CH4(g) 21.3%와 78.7% 부피 304.6 K, 2.50 atm 혼합물 15.6 L

 

 

특정 온도와 압력의 H2(g)와 CH4(g)를

21.3%와 78.7%의 부피 비율로 혼합하였다.

304.6 K, 2.50 atm에서 측정된 위의 기체 혼합물 15.6 L를

공기 중에서 완전 연소시켰다.

발생된 열(양수)은 몇 kJ인지 계산하세요.

(R = 0.082057 atm•L/mol•K)

2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l) ... ΔH°_반응 = –571.6 kJ/mol

CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) ... ΔH°_반응 = –890.3 kJ/mol

 

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[참고]

2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l) ... ΔH°_반응 = –571.6 kJ/mol

CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) ... ΔH°_반응 = –890.3 kJ/mol

---> 오타가 있다. kJ/mol이 아니라 kJ이다.

 

2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l) ... ΔH°_반응 = –571.6 kJ

CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) ... ΔH°_반응 = –890.3 kJ

( 참고 https://ywpop.tistory.com/18239 )

 

 

 

 

[1] H2의 연소열 계산

 

15.6 L × (21.3/100)

= 3.3228 L H2

 

 

 

PV = nRT 로부터,

( 참고 https://ywpop.tistory.com/3097 )

 

3.3228 L H2의 몰수를 계산하면,

n = PV / RT

= [(2.50) (3.3228)] / [(0.082057) (304.6)]

= 0.332 mol H2

 

 

 

2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l)

이 반응의 반응열인

ΔH°_반응 = –571.6 kJ 은

2 mol H2가 연소될 때 발생하는 열이다.

 

따라서

H2 1 mol당 반응열을 계산하면,

–571.6 kJ / 2 mol

= –285.8 kJ/mol

 

 

 

0.332 mol H2의 연소열을 계산하면,

0.332 mol × (–285.8 kJ/mol)

= –94.9 kJ

 

 

300x250

 

 

[2] CH4의 연소열 계산

 

15.6 L × (78.7/100)

= 12.2772 L CH4

 

 

 

12.2772 L CH4의 몰수를 계산하면,

n = PV / RT

= [(2.50) (12.2772)] / [(0.082057) (304.6)]

= 1.23 mol CH4

 

 

 

CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l)

이 반응의 반응열인

ΔH°_반응 = –890.3 kJ 은

1 mol CH4가 연소될 때 발생하는 열이다.

 

따라서

CH4 1 mol당 반응열을 계산하면,

–890.3 kJ/ 1 mol

= –890.3 kJ/mol

 

 

 

1.23 mol CH4의 연소열을 계산하면,

(1.23 mol) (–890.3 kJ/mol)

= –1095 kJ

 

 

 

 

ΔH°_전체 = (–94.9) + (–1095)

= –1189.9 kJ

 

 

 

답: 1190 kJ

 

 

 

 

[ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/471185 ]

The combustion of a 25.0 g gaseous mixture of H2 and CH4 releases 2354 kJ of heat. Calculate the amount of each gas in grams.

 

 

 

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