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[일반화학]

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화산에서 분출된 황화수소는 공기 중에서 다음과 같이 반응한다

\displaystyle \mathrm{2H_2S(g)+3O_2(g)\rightarrow 2SO_2(g)+2H_2O(g)}
\displaystyle \mathrm{2H_2S(g)+SO_2(g)\rightarrow 3S(s)+2H_2O(g)}

황화수소 기체의 \displaystyle \Delta H_f=-21\mathrm{kJ/mol}, 수증기의 \displaystyle \Delta H_f=-242\mathrm{kJ/mol}이다. 화산에서 \displaystyle 3.42\times 10^9\mathrm{mol}만큼의 황화수소가 분출되고, 반응물이 이산화황과 황화수소가 모두 반응되어 황과 수증기만이 남았을 때, 이 반응으로 인한 엔탈피 변화는 얼마인가?

이산화황이 모두 반응되었기 때문에, 첫 번째 식에서 두 번째 식의 2배만큼을 더해 이산화황을 상쇄시키면 다음과 같다.

\displaystyle\begin{aligned}\mathrm{2H_2S(g)+3O_2(g)} &\rightarrow \cancel{\mathrm{2SO_2(g)}} + \mathrm{2H_2O(g)} \\\mathrm{4H_2S(g)} + \cancel{\mathrm{2SO_2(g)}} &\rightarrow \mathrm{6S(s)+4H_2O(g)} \\\hline\mathrm{6H_2S(g)+3O_2(g)} &\rightarrow \mathrm{6S(s)+6H_2O(g)}\end{aligned}

이 때 반응 엔탈피 변화는
\displaystyle 6\Delta H_{f,H_2O}-6\Delta H_{f,H_2S}=6\times(-242)-6\times(-21)=-1326\mathrm{kJ} 이다.

\displaystyle 6\mathrm{mol}의 황화 수소당 반응 엔탈피 변화가 \displaystyle -1326\mathrm{kJ}이므로, \displaystyle 3.42\times 10^9\mathrm{mol}의 황화 수소의 경우 최종 반응 엔탈피 변화는

\displaystyle \dfrac{3.42\times 10^9}{6}\times(-1326)=-7.56\times 10^{11}\mathrm{kJ}=-7.56\times 10^{14}\mathrm{J} 이다.

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