H2O의 온도와 상변화 ΔH(엔탈피)를 계산해보자 (예제 11.3)

p.509

예제 11.3 온도와 상변화에 대한 ΔH의 계산

▶ Q. 문제

1atm의 일정한 압력에서 -25°C의 얼음 1.0mol을 125°C의 수증기로 변환하는 과정의 엔탈피 변화를 계산하시오

(얼음, 액체물, 수증기의 비열은 각각 2.03, 4.18, 1.84J/g K이다. 물의 ΔH용융 = 6.01kl/mol, ΔH증발 = 40.67kJ/mol이다).

 

H2O의 상변화 그래프

▶ 풀기 전에

그래프를 보면 5번 계산해야한다... (상변화할 때 계산하는 것을 잊지말자!)

온도변화는 

q = c m Δt

상변화는

주어진 상변화 엔탈피로!

 

▶ A. 풀이

•선 AB:  H2O(s)를 -25°C → 0°C

q = c m Δt

ΔH = (2.03 J/g K)(1.00 mol)(18.0/g mol)(25K)
      = 914J

      = 0.91kJ

 

•선 BC: 0°C에서 온도 변화없이 H2O(s) → H20(l) 상변화

ΔH용융 = 6.01kl/mol 를 활용

ΔH = (1.00mol)(6.01kJ/mol)

      =6.01kJ

 

•선 CD:  H2O(l)의 온도 0°C → 100°C 

q = c m Δt

ΔH = (4.18 g/J K)(10.0mol) (18.0 g/ mol)(100 K)

      = 752J = 7.52kJ

 

•선 DE: 100°C의 일정한 온도에서 온도 변화없이 H2O(l) → H2O(g)

ΔH = (10.0 mol)(40.67 kJ/mol)

      = 40.7kJ

 

•선 EF: H2O(g)를  100°C →  125°C

q = c m Δt

ΔH = (1.84J/gK)(1.00 mol) (18.0 g/mol) (25 K)

      = 830J= 0.83kJ

 

다 더하면!!

ΔH = 0.91kJ + 6.01kJ + 7.52kJ + 40.7kJ + 0.83kJ

= 56.0kJ