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1[화공기사 필기] 18년 2회차
화학평형상수에 미치는 온도의 영향을 옳게 나타낸 것은? (단, ΔH°는 표준반응 엔탈피로서 온도에 무관하며, K0 는 온도 T0 에서의 평형상수, K 는 온도 T 에서의 평형상수이다.)
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발열반응이면 온도증가에 따라 화학평형상수는 증가
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해설

옳은 식은 판트호프(van't Hoff) 식을 적분한 lnKK0=ΔHR(1T1T0)\ln\dfrac{K}{K_0}=-\dfrac{\Delta H^{\circ}}{R}\left(\dfrac{1}{T}-\dfrac{1}{T_0}\right) 이다.

미분형은 dlnKdT=ΔHRT2\dfrac{d\ln K}{dT}=\dfrac{\Delta H^{\circ}}{RT^{2}} 이고, ΔH°를 온도에 무관한 상수로 보고 T₀에서 T까지 적분하면 위 식이 얻어진다.

  • 발열반응(ΔH° < 0)이면 온도가 올라갈수록 lnK가 작아지므로 평형상수는 감소한다.
  • 미분형을 정리하면 ΔH=RT2dlnKdT\Delta H^{\circ}=RT^{2}\dfrac{d\ln K}{dT} 이므로 −RT를 곱한 형태는 차원부터 맞지 않는다.
  • 표준 깁스에너지와의 관계는 ΔG=RTlnK\Delta G^{\circ}=-RT\ln K, 즉 ΔGRT=lnK\dfrac{\Delta G^{\circ}}{RT}=-\ln K 로 부호가 반대다.

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