問)メタン、炭素(黒鉛)、水素の燃焼熱がそれぞれ890,394,286kJ/molであるとき、メタンの生成熱(kJ/mol)を求めよ。
ただし、メタンと水素が燃焼したときに生じる水は液体であるとする。
答え
CH4(気)+2O2(気)=CO2(気)+2H2O(気)+890kJ
C(黒鉛)+O2(気)=CO2(気)+394kJ
H2(気)+(1/2)O2(気)=H2O(液)+286kJ
なので、メタンの生成熱をxkJ/molとおいて
反応熱Q=(生成物の生成熱の総和)-(反応物の生成熱の総和)の公式から、
890=(394+2*286)-x ⇔ x=76
∴ 76kJ
なのですが、生成物・反応物の下に生成熱を書きこむと
左辺が76kJ,0kJ、右辺が394kJ,2*286kJ,890kJで
右辺の方が圧倒的に熱量が大きいので、意味が分からなくなりました。
何故、反応熱Q=(反応物の生成熱の総和)-(生成物の生成熱の総和)でないのか教えてもらえませんか?
*別解(組み立て、エネルギー図)は理解できています。
No.3ベストアンサー
- 回答日時:
えっと....
メタンでのみ疑問に思いました? 例えば
C(黒鉛) + O2 (g) = CO2 (g) + 394 kJ
の生成物や反応物の下に生成熱を書き込んでみる (普通しないだろうけど, 「してはいけない」ということもないですよね) と
・左辺は (単体だけなので) 0 kJ
・右辺は 394 kJ と 394 kJ で 788 kJ
になるんだけど, 何かおかしいと思いませんか?
で何がおかしいかというと, 「各物質の下に熱量を書き込むのはいいとしても, 書き込むべき熱量は生成熱ではなく『その物質が持っている (単体からの相対的な) 熱量』でなければならない」ということに気付いていないんです.
つまり,
C + O2 = CO2 + 394 kJ
に対して書き込む熱量は (3つの物質それぞれに対し) 0 kJ, 0 kJ, -394 kJ であるべきです. これなら等号で成り立ちますね.
No.2
- 回答日時:
CH4(気)+2O2(気)=CO2(気)+2H2O(気)+890kJ
生成物は、CO2と2H2O
反応物、CH4と2O2
反応熱は、890kJ/mol
反応熱Q=(生成物の生成熱の総和)-(反応物の生成熱の総和)
だから、
890kJ/mol=(CO2の生成熱と2H2Oの生成熱の総和)-(CH4の生成熱と2O2の生成熱の総和)・・・(1)
C(黒鉛)+O2(気)=CO2(気)+394kJ
これはCO2の生成反応だから、CO2の生成熱は394kJ/mol
H2(気)+(1/2)O2(気)=H2O(液)+286kJ
これはH2Oの生成反応だから、H2Oの生成熱は286kJ/mol
また、O2は単体(元素)だから生成熱は0。
これらを(1)式に入れれば、
890kJ/mol=(394kJ/mol+2*286kJ/mol)-(x+0)
x=890kJ/mol-(394kJ/mol+2*286kJ/mol)=76kJ/mol
ということになるのだが・・・。
この回答への補足
御回答ありがとうございます。
しかし、分からないところは計算でなくて公式なのですが…
生成物・反応物の下に生成熱を書きこむと
左辺がxkJ,0kJ、右辺が394kJ,2*286kJ,890kJなので
両辺が釣り合うためにはx=394+2*286+890=1856(kJ/mol)ではないかな。
と思った次第です。
熱化学方程式で(左辺の熱量の総和)=(右辺の熱量の総和)
は成り立たないのですか?
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