【환경화학】 2011 국가공무원 5급(기술) 제1문

2011 국가공무원 5급(기술) 제1문^]

 

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a. 용해도와 착이온 평형

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Q. 화학물질의  용해도는 일반적으로 온도에 따라 변화한다. CaCO₃에 대하여 아래에 주어진 조건을 이용하여 물음에 답하시오. (단, 반응은 평형상태에 있으므며  온도는 25 ℃이다.)

 

화학물질	표준 생성 엔탈피  (kcal/mol)	표준 깁스 자유에너지  (kcal/mol)
CaCO3(s)	-288.45	-269.78
Ca2+(aq)	-129.77	-132.18
CO32-(aq)	-161.63	-126.22

 

Q1. 25 ℃에서 CaCO₃의 용해도 상수를 계산하시오.

 

A1.

표준상태(standard state)란 25 ℃, 1기압에서의 물질을 의미한다.

표준 온도와 기압(STP, standard temperature and pressure)과 차이가 있음을 유의한다.

 

CaCO₃ → Ca²⁺(aq) + CO₃^2-(aq)

 

ΔGº = -132.18 - 126.22+ 269.78 = 11.38 kcal/mol = 47.61 kJ/mol

47.61 kJ/mol = -RT lnK → K = 4.549 × 10^-9 

 

Q2. 온도가 50 ℃일 때의 용해도 상수를 계산하고, 온도의 증가에 따른 용해도 상수의 감소 또는 증가 여부를 판정하시오.

A2. 

ΔHº, ΔSº은 온도에 따라 변하지 않는다고 가정하자. (이런 가정은 흔히 관찰된다.)

ΔHº = -129.77 - 161.63 + 288.45 = -2.95 kcal/mol

따라서 ΔSº = (ΔHº - ΔGº) ÷ T = -48.06 cal/mol

ΔG (50 ℃) = ΔHº - (273.15 + 50) × ΔSº = 12.58 kcal/mol → K = 3.100 × 10^-9 

ΔH < 0 ↔ 발열반응이므로 온도가 증가하면 용해도 상수는 감소한다.

 

입력: 2019.04.04 08:30