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高校化学「複数の熱化学方程式を使った計算の解き方」完全マスター講座!!

約 4 分

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熱化学で出てくる計算の種類

熱化学で扱う計算は主に三種類。

【パターン1】

複数の熱化学方程式が与えられている場合

【パターン2】

比熱が与えられている場合

【パターン3】

結合エネルギーが与えられている場合

この3種類のうち、今回は「複数の熱化学方程式が与えられている計算」に絞って説明していこうと思う。
もし複数の比熱が与えられている場合や結合エネルギーが与えられている場合の計算について知りたかったら高校化学「比熱を使った計算の解き方」完全マスター講座!!高校化学「エネルギー図・ヘスの法則を使った計算の解き方」完全マスター講座!!を見てみてね!

複数の熱化学方程式が与えられている場合

このタイプの問題は、次の3STEPを使って解くことができる。

例題を用いて説明していこう。

【例題】
次に示す熱化学方程式を用いて、エチレンの生成熱を求めよ。

H2(気)+1/2O2=H2O+286kJ
C(固)+O2=CO2+394kJ
2C(固)+2H2(気)=C2H4(気)ー52KJ

STEP1

求める反応熱をQkJとし、それを含む熱化学方程式を書く

今回は「エチレンの燃焼熱」を求める問題なので、エチレンの燃焼反応を表す熱化学方程式を書く。

C2H4+3O2=2CO2+2H2O+QkJ

反応熱(燃焼熱)はまだ分からないので「QkJ」としておこう。

STEP2

STEP1で作った熱化学方程式の中にある物質を、あらかじめ与えられていた方程式(与式)から見つける

次に、今作った熱化学方程式中に含まれる物質を問題文中に書いてあった3つの式から探していく。

「O2を忘れているのかな?」と思ったかも知れないが、あえてムシしている。ムシとはいっても、別にボクが酸素が嫌いだから嫌がらせで仲間はずれにしてる、なんてことではない。この解法を使う時は「2つ以上の式に出てきている物質はムシしてよい(しなければならない)」というルールがあるんだ。しっかり覚えておくようにしよう。

STEP3

それらが同じ側にあれば与式の反応熱をそのまま、逆側にあればマイナスの符号をつけて、全てを足し合わせる

CO2は両方の式で右側にあるので、与式の反応熱である+394kJをそのまま(ただし作った式でのCO2の係数は2なので2をかける)用いる。
C2H4は与式では右側にあるのに対し作った式では左側にあるので、マイナス(ー)の符号をつけてー(ー52)kJとなる。
H2Oは、両方の式で右側にあるので、CO2同様+286kJをそのまま用いる。(係数の2は付くけどネ)
出た値を全て足しあわせれば、求めたい反応熱Qを求めることができる。

問題演習

問題

【1】

酢酸、一酸化炭素、水素について、それぞれの燃焼反応の熱化学方程式を下に示す。これらを用いて、次の反応の反応熱Qを求めなさい。

2CO+2H2=CH3COOH+QkJ

CH3COOH+2O2=2CO2+2H2O+870kJ
CO+1/2O2=CO2+280kJ
H2+1/2O2=H2O+290kJ

解答

【1】270kJ

解説

【1】

STEP1

まずは、求めたい熱量を含む熱化学方程式を書く。
ただし、この問題ではすでに問題文に記載されているので考える必要はない。

2CO+2H2=CH3COOH+QkJ

STEP2

次に、STEP1で作った熱化学方程式の中にある物質を、あらかじめ与えられていた方程式(与式)から見つける。

STEP3

最後に、それらが同じ側にあれば与式の反応熱をそのまま、逆側にあればマイナスの符号をつけて、全てを足し合わせる。

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