모두CBT

화학반응의 평형상수 K의 정의로부터 다음의 관계식을 얻을 수 있을 때,… | [화공기사 필기] 20년 2회차 기출문제 상세 페이지

1[화공기사 필기] 20년 2회차
화학반응의 평형상수 K의 정의로부터 다음의 관계식을 얻을 수 있을 때, 이 관계식에 대한 설명 중 틀린 것은?
dlnKdT=ΔHRT2\dfrac{d\ln K}{dT}=\dfrac{\Delta H^{\circ}}{RT^{2}}
1
온도에 대한 평형상수의 변화를 나타낸다.
2
발열반응에서는 온도가 증가하면 평형상수가 감소함을 보여준다.
3
주어진 온도구간에서 △H° 가 일정하면 lnK를 T의 함수로 표시했을 때 직선의 기울기가  이다.
4
화학반응의 △H°를 구하는데 사용할 수 있다.
해설

lnK가 직선이 되는 것은 T가 아니라 1/T로 그렸을 때이고 그 기울기도 −ΔH°/R 이므로, lnK를 T의 함수로 표시하면 직선이 되고 그 기울기가 ΔH°/R²이라고 한 서술이 틀렸다.

주어진 식은 van't Hoff 식 dlnKdT=ΔHRT2\dfrac{d\ln K}{dT}=\dfrac{\Delta H^{\circ}}{RT^{2}} 이다. 주어진 온도구간에서 ΔH°가 일정하다고 보고 적분하면 lnK=ΔHR1T+C\ln K=-\dfrac{\Delta H^{\circ}}{R}\cdot\dfrac{1}{T}+C 가 되므로, lnK 대 1/T 그래프가 기울기 −ΔH°/R 인 직선이 된다.

반면 lnK 대 T 그래프는 직선이 아니고, 그 접선의 기울기는 우변 그대로인 ΔH°/RT² 라서 온도에 따라 계속 변한다.

나머지 서술은 모두 옳다.

  • 좌변이 lnK의 온도 미분이므로 온도에 따른 평형상수의 변화를 나타낸다.
  • 발열반응은 ΔH°가 음수여서 우변이 음수가 되고, 따라서 온도가 오르면 K가 감소한다.
  • 두 온도에서의 K를 측정해 lnK 대 1/T 직선의 기울기로부터 반응의 ΔH°를 구할 수 있다.

내용에 오류가 있거나 최신 법령·기준과 다른 부분이 보이면 알려주세요. 확인 후 반영하겠습니다.