水酸化ナトリウムの溶解熱（求め方・グラフを延ばす理由・熱化学方程式など）

水酸化ナトリウムの溶解熱に関する問題

• 水酸化ナトリウムNaOHの溶解熱に関する問題の解き方を解説する。

問題

断熱容器に入れた水100mLに水酸化ナトリウムの結晶2.0gを入れ、よく撹拌した。次のグラフは、このときの時間ごとの温度変化を表したものである。次の問いに答えよ。ただし、水溶液の比熱は4.2J/(g・K)、水の密度は1g/mL、NaOHの式量を40とする。

（１）発生した熱量は何kJか（有効数字2桁で解答）。
（２）水酸化ナトリウムの水への溶解エンタルピーは何kJ/molか（有効数字3桁で解答）。

（１）

• まず、グラフの補正をすることにより、溶解時の熱の逃げがなかった場合の最高温度を求める。

• 今回の場合、25℃である。
• 次に、熱量に関する公式を用いて、問われている熱量を求める。

参考：反応熱・エンタルピー・熱化学反応式（図解・比熱の計算など）

\[ \begin{align} 熱量〔\mathrm{kJ}〕&= 質量〔\mathrm{g}〕× 比熱〔\mathrm{kJ/(g・K)}〕× 温度変化〔\mathrm{K}〕\\
&=（\underbrace{2.0~\mathrm{g}}
_{\mathrm{NaOH}}
+
\underbrace{100~\mathrm{g}}
_{\mathrm{H_{2}O}}）
×4.2×10^{-3}~\mathrm{kJ/(g・K)}×（25-20）~\mathrm{K}\\
&=2.142~\mathrm{kJ}\\
&\fallingdotseq2.1~\mathrm{kJ}
\end{align} \]

• よって、今回の実験で発生した熱量は 2.1kJ である。

（２）

• （１）で得た熱量をNaOH 1molあたりに換算する。

\[ \begin{align}
&2.142×\frac{1\mathrm{mol}}{\frac{2.0~\mathrm{g}}{40~\mathrm{g/mol}}}\\
&= 42.84~\mathrm{kJ/mol}\\
&\fallingdotseq 42.8~\mathrm{kJ/mol}
\end{align} \]

• よって、NaOHの水への溶解エンタルピーは ー42.8kJ/mol である。