2001년10월14일 23번
[화약류 안전관리 관계 법규] 니트로 글리세린의 산소평형은 다음과 같다. C3H5N3O9 → 3CO2 + 2.5H2O + 1.5N2 + 0.25O2 니트로 글리세린 1몰(227.1g)의 산소평형값은?
- ① -0.740
- ② +0.001
- ③ +0.017
- ④ +0.035
(정답률: 알수없음)
문제 해설
산소평형 상수는 다음과 같이 정의됩니다.
Kp = (PO2)0.25 / (PC3H5N3O9) (PCO2)3 (PH2O)2.5 (PN2)1.5
여기서, P는 각 구성물의 분압입니다. 우리는 이 식을 이용하여 Kp 값을 계산할 수 있습니다.
Kp = (0.25)0.25 / (1) (1) 3 (1) 2.5 (1) 1.5 = 0.250.25 = 0.629
산소평형값은 다음과 같이 계산됩니다.
ΔG0 = -RT ln Kp
여기서, R은 기체상수 (8.314 J/mol K), T는 온도 (298 K)입니다. 따라서,
ΔG0 = -8.314 J/mol K x 298 K x ln 0.629 = 740 J/mol
이 값은 반응이 엔트로피적으로 불리하다는 것을 나타냅니다. 즉, 반응은 엔트로피가 감소하는 방향으로 진행하려고 합니다. 그러나 우리는 질소와 산소가 반응하여 생성되는 열이 충분히 크다는 것을 알고 있습니다. 따라서, 반응은 엔탈피적으로 유리하다는 것을 알 수 있습니다. 이러한 엔탈피적 이득이 엔트로피적 손실을 상쇄시키므로, ΔG0 값은 양수가 됩니다. 따라서, 올바른 답은 "+0.035"입니다.
Kp = (PO2)0.25 / (PC3H5N3O9) (PCO2)3 (PH2O)2.5 (PN2)1.5
여기서, P는 각 구성물의 분압입니다. 우리는 이 식을 이용하여 Kp 값을 계산할 수 있습니다.
Kp = (0.25)0.25 / (1) (1) 3 (1) 2.5 (1) 1.5 = 0.250.25 = 0.629
산소평형값은 다음과 같이 계산됩니다.
ΔG0 = -RT ln Kp
여기서, R은 기체상수 (8.314 J/mol K), T는 온도 (298 K)입니다. 따라서,
ΔG0 = -8.314 J/mol K x 298 K x ln 0.629 = 740 J/mol
이 값은 반응이 엔트로피적으로 불리하다는 것을 나타냅니다. 즉, 반응은 엔트로피가 감소하는 방향으로 진행하려고 합니다. 그러나 우리는 질소와 산소가 반응하여 생성되는 열이 충분히 크다는 것을 알고 있습니다. 따라서, 반응은 엔탈피적으로 유리하다는 것을 알 수 있습니다. 이러한 엔탈피적 이득이 엔트로피적 손실을 상쇄시키므로, ΔG0 값은 양수가 됩니다. 따라서, 올바른 답은 "+0.035"입니다.