열화학반응식을 이용하여 클로로포름의 생성열을 계산하면 약 얼마인가?\m… | [화공기사 필기] 15년 2회차 기출문제 상세 페이지

열화학반응식을 이용하여 클로로포름의 생성열을 계산하면 약 얼마인가?
$\mathrm{CHCl_3}(g) + \frac{1}{2}\mathrm{O_2}(g) + \mathrm{H_2O}(aq) \rightarrow \mathrm{CO_2} + 3\mathrm{HCl}(aq)$
$\Delta H_R = -121800\,\mathrm{cal} \cdots (1)$
$\mathrm{H_2}(g) + \frac{1}{2}\mathrm{O_2}(g) \rightarrow \mathrm{H_2O}(l)$
$\Delta H_1 = -68317.4\,\mathrm{cal} \cdots (2)$
$\mathrm{C}(s) + \mathrm{O_2}(g) \rightarrow \mathrm{CO_2}(g)$
$\Delta H_2 = -94051.8\,\mathrm{cal} \cdots (3)$
$\frac{1}{2}\mathrm{H_2}(g) + \frac{1}{2}\mathrm{Cl_2}(g) \rightarrow \mathrm{HCl}(g)$
$\Delta H_3 = -40023\,\mathrm{cal} \cdots (4)$

28108cal

-28108cal

24003cal

-24003cal

주어진 네 반응을 헤스의 법칙으로 조합하면 클로로포름의 생성열은 약 -24003 cal 이다.
목표는 $\mathrm{C}(s) + \tfrac{1}{2}\mathrm{H_2}(g) + \tfrac{3}{2}\mathrm{Cl_2}(g) \rightarrow \mathrm{CHCl_3}(g)$ 를 만드는 것이다. 탄소 연소식과 염화수소 생성식 3배는 그대로, 클로로포름 연소식과 물 생성식은 역방향으로 더하면 목표식이 된다.
계산하면
$\Delta H_f = \Delta H_2 + 3\Delta H_3 - \Delta H_R - \Delta H_1$
$= (-94051.8) + 3(-40023) - (-121800) - (-68317.4)$
$= -94051.8 - 120069 + 121800 + 68317.4$
$= -24003.4 \approx -24003\ \mathrm{cal}$
조합 과정에서 CO2·HCl·H2O 와 O2 가 좌우에서 모두 소거되고 C, ½H2, 3/2Cl2 와 CHCl3 만 남는지 확인하면 부호 실수를 막을 수 있다. 값이 음수이므로 발열 생성이다.