25.0℃ water 50.0 g NaOH 8.00 g water 250.0 g HCl 8.00 g 33.5℃

25.0℃ water 50.0 g NaOH 8.00 g water 250.0 g HCl 8.00 g 33.5℃

[1] 25.0℃ 물 50.0 g에 NaOH 8.00 g이 용해되어 있는 용액을

물 250.0 g에 HCl 8.00 g이 용해되어 있는

용액이 담겨 있는 열량계에 가할 때,

용액의 온도는 33.5℃로 증가한다.

용액의 비열은 4.18 J/g•℃이고,

열량계는 무시할 정도로 열을 흡수한다고 가정할 때,

이 반응의 ΔH(kJ)을 계산하시오.

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

[2] 물 248.0 g에 HCl 10.0 g이 용해되어있는 용액을 이용하여

이 실험을 반복하면 동일한 온도 상승이 관측된다. 설명하시오.

[1] When a solution containing 8.00 g of NaOH in 50.0 g of water at 25.0 ℃ is added to a solution of 8.00 g of HCl in 250.0 g of water at 25 ℃ in a calorimeter, then temp. of the solution increases to 33.5 ℃, assume that the specific heat of the solution is 4.18 J/g•℃ and that calorimeter absorbs negligible heat. Calculate ΔH(kJ/mol) for the reaction

NaOH + HCl → NaCl + H2O

[2] When the experiment is repeated using a solution of 10.0 g HCl in 248.0 g of water the same temp. increases is observed. Explain.

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[1]

NaOH의 몰질량 = 40.00 g/mol 이므로,

NaOH 8.00 g의 mol수를 계산하면,

8.00 g / (40.00 g/mol) = 0.200 mol NaOH

( 참고 https://ywpop.tistory.com/7738 )

HCl의 몰질량 = 36.46 g/mol 이므로,

HCl 8.00 g의 mol수를 계산하면,

8.00 g / (36.46 g/mol) = 0.219 mol HCl

NaOH + HCl → NaCl + H2O

NaOH : HCl = 1 : 1 계수비(= 몰수비) 이므로,

한계 시약 (limiting reagent) 은

몰수가 더 작은 NaOH. 따라서

반응하는 염기(또는 산)의 mol수는

0.200 mol.

( 참고: 한계 반응물 https://ywpop.tistory.com/3318 )

이때 반응열(ΔH)을 계산하면,

q = C m Δt

( 참고 https://ywpop.tistory.com/2897 )

= (4.18 J/g•℃) (58 + 258 g) (33.5 – 25.0 ℃)

= 11227 J = 11.2 kJ

참고로, 몰당 kJ은

11.2 / 0.200 = 56.0 kJ/mol

( 참고: 중화열 https://ywpop.tistory.com/3925 )

답: 11.2 kJ 또는 56.0 kJ/mol

[2]

HCl 10.0 g의 mol수를 계산하면,

10.0 g / (36.46 g/mol) = 0.274 mol HCl

이 경우에도 한계 시약은 여전히 NaOH.

따라서 반응열도 동일.

---> 동일한 온도 상승.

[키워드] HCl + NaOH 중화열 기준

[FAQ] [①23/11/04]