[자연과학]일반화학실험 - 헤스의 법칙

결과 보고서
헤스의 법칙

1. Abstract

엔탈피가 상태함수이기 때문에 출발물질과 최종 물질이 같은 경우에는 어떤 경로를 통해서 만들더라도 그 경로에 관여된 엔탈피 변화의 합은 같다는 것을 헤스의 법칙 이라고 한다.① 헤스의 법칙을 이용하면 실제 일어나지 않는 반응에 대해서도 관여하는 에너지가 얼마인지를 계산할 수 있다. 또한 반응열을 직접 측정하는 것이 곤란한 경우라도, 다른 화학반응식의 조합을 이용하여 그 반응열을 산출할 수 있다. 이 법칙은 에너지보존법칙의 한 형태인 것이 알려져 총 열량 보존법칙이라고도 한다.
이번 실험에서는 수산화나트륨과 염산의 반응을 단계별로 진행시켜 각 단계의 엔탈피를 측정하고 헤스의 법칙이 상태함수임을 확인한다. 그래서 헤스의 법칙이 성립하는가를 관찰한다.

2. Data and Result

실험과정에서 발생한 열량을 계산하기 위해서는 비열과 질량, 그리고 온도의 변화가 필요하다. 실험에 앞서서 비커의 비열과 물의 비열용량을 각각 4.18 J/gK 과 0.85 J/gK 지정해 주었다. 또 비커만의 질량은 약 107.2g임을 알 수 있었다.

1) NaOH(s) ＋ H2O(l) → Na+(aq) ＋ OH-(aq)

첫 번째 실험은 고체 수산화나트륨 4g을 증류수 100ml과 반응시키는 것이다. 이 실험에서의 반응 후
(비커의 질량) ＋ (증류수의 질량) ＋ (NaOH의 질량) 〓 175.6g
이었으므로 반응시킨 증류수의 질량은 64.4g임을 알 수 있고 처음 증류수의 온도가 17℃, 반응후의 온도가 26℃이므로 반응 전후의 온도변화는 9℃이다.
(발생한 열량) 〓 {(4.18 × 64.4) ＋ (0.85 × 107.2)} × 9 〓 3242.808(J)
이 때 역시 수산화나트륨 0.1몰일 때의 발생한 열량이므로
△H2(1몰당) 〓 -32.428…

2) Na+(aq) ＋ OH-(aq) ＋ H+(aq) ＋ Cl-(aq) → Na+(aq) ＋ Cl-(aq) ＋ H2O(l)

3) H+(aq) ＋ Cl-(aq) ＋ NaOH(s) → Na+(aq) ＋ Cl-(aq) ＋ H2O(l)