예제2-32 : Ag2O의 Ag2O를 (a) 순산소 중, (b) 공기 중(Po2 = 0.2atm) 에서 가열한 경우 분해하는 온도를 구하시오.

D-32 : Ag2O 생성열은 25에서 -7300Cal*mol-1이다. Ag2O를

(a) 순산소중, (b) 공기중(Po2 = 0.2atm) 에서 가열한 경우 분해하는 온도를 구하시오

단, 계산에 필요한 값은 다음표와 같다

풀이 ) Ag2O의 생성반응은 다음과 같이 쓸수 있다.

2Ag + 1/2O2 = Ag2O                --------(1)      

ΔCp= 15.7 – (1/2*7.0 + 2*6.1)=0   --------(2)

ΔCp = 0 이기 때문에  ΔH°와 ΔS°는 온도에 의존하지 않는다. 그러면

ΔH° = -7300Cal*mol-1

ΔS° = 29.1 – (1/2*49.0 + 2*10.2) = -15.8 eu

ΔG° = ΔH° - ΔS°*T 는

= -7300 – (-15.8) * T

= -7300 + 15.8 * T                         -----(3)

 

ΔG° = - RTlnK

    = -1.987 * T * 2.303*log(aAg2O/(aAg2*PO2^(1/2))               ln = 2.303log, R = 1.987

     = 0 – (-4.575 * T * log(PO2)^(1/2)

= 4.575 * T * log(PO2)^(1/2)                                              (※ 2.303*1.987 = 4.575)

     = (1/2) * 4.575 * T * logPO2    --------(4)

 

(3) = (4)

ΔG° = -7300 + 15.8 •T = 1/2x4.575xT*logPO2

 

(a)  순산소중

: PO2 = 1atm 이므로

logPO2 = 0 따라서, ΔG° = 0 이다.

ΔG° = -7300 + 15.8 •T = 0

T = 7300 / 15.8 = 462K°

  = 189℃

 

순Ag, 순Ag2O, 산소(PO2 = 1atm)가 평형하는 온도는 189℃

온도를 189℃ 이상으로 올리면

평형산소분압 PO2 도 증가하지만,

주어지는 산소분압 PO2 = 1atm은 그 계의 평형을 유지하기에는 충분치 않음

따라서, 189℃ 이상의 온도의 평형 산소분압에 같아지기 때문에

Ag2O는 분해한다.

 

(b)  공기중

: PO2 = 0.2atm 이므로

-7300 + 15.8 •T = 1/2x4.575xT*logPO2

-7300 + 15.8 •T = 1/2x4.575xT*log0.2

T에 대해 정리하면

-7300 + 15.8 •T = 1/2x4.575xT*log0.2

T = 411K

= 138℃

 

온도를 138도로 올리면 산소분압이 증가하기 때문에 그 평형을 유지하도록 Ag2O가 분해한다. 이것을 Ellingham그림에 표시하면 다음과 같다.