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[1] 화학 반응과 에너지
① 반응열 : 화학 반응이 일어날 때 방출하거나 흡수하는 열량
② 반응열(Q)=반응 물질의 에너지-생성 물질의 에너지
[2] 발열 반응
① 화학 반응시 열 에너지를 방출하는 반응 (Q > 0)
② 반응 물질의 에너지가 생성 물질의 에너지보다 크다
③ 생성 물질이 반응 물질보다 안정하다.
④ 주위의 온도가 올라간다.
⑤ 발열 반응의 예
㉠ 연소 반응
2H2+O2 → 2H2O+286kJ
㉡ 중화 반응
HCl+NaOH → NaCl+H2O+56.4kJ
㉢ 용해 반응
H2SO4(l)+H2O(l) → H2SO4(aq)+57.7kJ
㉣ 금속과 산의 반응
Mg+2HCl → MgCl2+H2+열
[3] 흡열 반응
① 화학 반응시 열 에너지를 흡수하는 반응 (Q < 0)
② 생성 물질의 에너지가 반응 물질의 에너지보다 크다
③ 반응 물질이 생성 물질보다 안정하다.
④ 주위의 온도가 내려간다.
⑤ 흡열 반응의 예
㉠ 광합성
6CO2+12H2O → C6H12O6+6H2O+6O2-2876kJ
㉡ 열분해
CaCO3 → CaO+CO2-299kJ
㉢ 전기 분해
2H2O → 2H2+O2-286kJ
㉣ 염화암모늄의 용해
[4] 열화학 반응식
① 화학 반응식에 반응열을 함께 나타낸 식
CH4(g)+2O2(g) → CO2(g)+2H2O(l)+890kJ
② 반응식의 계수는 몰수를 의미한다. 따라서 계수가 변하면 반응열도 변한다.
③ 물질이 가지는 에너지는 상태에 따라 에너지가 달라지므로
반드시 물질의 상태를 표시한다. (s, l, g, aq)
[5] 반응열과 결합 에너지
① 결합 에너지 : 두 원자 사이의 결합을 끊는 데 필요한 에너지
· 결합이 끊어질 때는 에너지를 흡수하고, 결합이 형성될 때는 에너지를 방출한다.
· 두 원자 사이의 결합이 강할수록 결합 에너지가 크다.
② 반응열과 결합 에너지
반응열(Q)=생성 물질의 결합 에너지의 합-반응 물질의 결합 에너지의 합
(2) 연료의 연소열
[1] 연료의 연소열
· 연료 1g이 연소하였을 때 방출하는 열량
· 연소열(kJ/g)=연소시 방출하는 열량(kJ)/연소한 연료의 질량(g)
[2] 연소열의 측정
① 간이 열량계 : 연료가 연소할 때 발생하는 열이 모두 물의 온도를 올리는 데 사용된다고 가정
② 연소열=물이 얻은 열량
=물의 비열×물의 질량×온도 변화(m×c×△t)
③ 연소열(J/g)=m×c×△t/연소한 연료의 질량
[3] 봄베 열량계
① 연료가 연소할 때 방출한 열량은 물과 봄베를 가열하는 데 사용된다.
② 연소열=물이 얻은 열량+봄베가 얻은 열량
=(m · c+봄베의 열용량)×△t
[4] 총열량 불변의 법칙
① 총열량 불변의 법칙(헤스의 법칙) : 화학 반응이 일어나는 동안 방출 또는 흡수되는 열량은
반응 전후의 물질의 종류 및 상태가 같다면, 반응 경로에 관계없이 항상 일정하다.
② 총열량 불변의 법칙 응용
㉠ 구하고자 하는 열화학 반응식을 쓴다.
㉡ 주어진 열화학 반응식들을 더하거나 빼서 반응열을 구하고자 하는
열화학 반응식이 나오도록 한다.
C+O2 → CO2+Q1
-│ CO+1/2 O2 → CO2+Q2
C+1/2 O2 → CO+Q3
∴Q3=Q1-Q2