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「結合エネルギーが与えられている場合の計算(ヘスの法則やエネルギー図を使用)」に絞って説明していこうと思う。
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結合エネルギーが与えられている場合

例題を用いて説明しよう。

問題

塩化水素HClの生成熱を求めよ。ただし、HーH、ClーCl、HーClの結合エネルギーをそれぞれ432kJ/mol、239kJ/mol、428kJ/molとする。

STEP1

求めたい熱量を含む熱化学方程式を書く。

「HClの生成熱」なので、求めたい係数を1として、他の分子の係数はそれに合わせる。
また、求めたい熱量はQkJとしておこう。

STEP2

STEP1で作成した式をもとにエネルギー図を書く。又、問題で他に熱化学方程式が与えられている時はそれも書き込む。

H2とCl2という2つの物質がまとまってHClという1つの物質になるわけなので、より「バラバラ」であるH2とCl2の方がエネルギーが高い。従って、より高い位置に書く。


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STEP3

図に書き込んだ分子(化合物)を「バラバラ」の状態にし、エネルギー図の上の位置に書く。

H2とCl2が、それぞれH原子とCl原子になった場合を考える。

STEP4

それぞれの結合を切るために必要なエネルギーを書きこむ。

問題文に書いてあったHーH、ClーCl、HーCl結合の結合エネルギーを図中に書き込もう。

係数がついていた場合は、それをかけるのを忘れずにね。

STEP5

ヘスの法則を利用し、方程式を作成。それを解く。

ヘスの法則により、反応経路が違っても出入りする総熱量は変化しない。

従って、次の式が成り立つ。これを解くと、Q=92.5となりこれが求める反応熱である。


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問題演習

問題

ヨウ化水素HIの生成熱を求めよ。ただし、HーH、IーI、HーIの結合エネルギーをそれぞれ430kJ、150kJ、295kJとする。

解答

5kJ

解説

STEP1

まずは、求めたい熱量を含む熱化学方程式を書く。

今回は、ヨウ素の生成反応を表す式を書けばいいね。

STEP2

STEP1で作成した式をもとにエネルギー図を書く。又、問題で他に熱化学方程式が与えられている時はそれも書き込む。

より「バラバラ」であるH2とI2の方がエネルギーが高いので、上の位置に書く。

STEP3

図に書き込んだ分子(化合物)を「バラバラ」の状態にし、エネルギー図の上の位置に書く。

H2とCl2が、それぞれH原子とCl原子になった場合を考える。

STEP4

] それぞれの結合を切るために必要なエネルギーを書きこむ。

問題文に書いてあったHーH、IーI、HーI結合の結合エネルギーを図中に書き込もう。

STEP5

ヘスの法則を利用して方程式を作成し、それを解く。

Q=5(kJ)


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