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1[7급 국가직 화학개론] 21년 1회차

다음은 산－염기 중화 반응의 열화학 반응식이다.H⁺(aq) + OH^-(aq) → H₂O(l)     $\varDelta H = -56\,\text{kJ}$ 
일정 압력의 단열 용기에서 0.8 M HCl(aq) 1 L와 0.4 M NaOH(aq) 1 L를 혼합할 때, 중화 반응에 의한 용액의 온도 변화는? (단, 용액의 밀도는 1.0 g cm^-3이고 비열은 4.0 J °C^-1 g^-1이다)

2.8 °C 감소

0.28 °C 감소

0.28 °C 증가

2.8 °C 증가

해설

중화로 물 0.4 mol이 생성되어 22.4 kJ의 열이 방출되므로 용액 온도는 2.8 °C 증가한다.
HCl 0.8 mol과 NaOH 0.4 mol 중 NaOH가 한계 반응물이다.
 $q = 0.4 \times 56 = 22.4\,\mathrm{kJ}$ 
용액 질량: 2000 mL × 1.0 g/mL = 2000 g
 $\Delta T = \dfrac{q}{mc} = \dfrac{22400}{2000 \times 4.0} = 2.8\,^{\circ}\mathrm{C}$ 
2.8 °C 감소: 크기는 맞지만 엔탈피 변화가 음수인 발열 반응이므로 온도는 올라간다.
0.28 °C 감소: 방향과 크기 모두 틀리다.
0.28 °C 증가: 용액 질량이나 반응한 몰수를 잘못 잡은 값이다.

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