化学Iの熱化学方程式の問題が解けません。分かる人いませんか? 問題文↓
メタンの燃焼は次の熱化学方程式で表される。
CH4(気)+H2O(気)=CO2(気)+2H2O(気)+802kJ・・・(1)
一方、メタンは、次のように水蒸気と反応して水素と一酸化炭素を生成する。
CH4(気)+H2O(気)=3H2(気)+CO(気)-205kJ・・・(2)
得られた水素と一酸化炭素の混合気体から、次のようにメタノールを合成することができる。
CO(気)+2H2(気)=CH3OH(気)+QkJ・・・(3)
メタノールの燃焼は次の熱化学方程式で表される。
CH3OH(気)+3/2O2(気)=CO2(気)+2H2O(気)+673kJ・・・(4)
また、水素、黒鉛の燃焼熱は、それぞれ242kJ/mol、394kJ/molである。ただし、いずれも生成した物質の状態は気体とする。
問1)文中の熱化学方程式(3)の反応熱Qの値を、整数値で答えよ。
問2)液体のメタノール1molを完全燃焼させたときに発生する熱量は何kJか。整数値で答えよ。ただし、生成する水は液体とし、メタノール、水の蒸発熱は、それぞれ37kJ/mol、44kJ/molとする。
読みにくかったらすいません。
A 回答 (3件)
- 最新から表示
- 回答順に表示
No.3
- 回答日時:
#2です。
少し補足します。
#2では出発物質(S)を単体、または単体に準ずる簡単な物質の組にとりました。
最終物質(G)はCO2とH2Oです。
SからGに行く道筋が2つあるということでヘスの法則(エネルギー保存則)を使いました。
簡略化して書くと
S S
↓ ↓
A B
↓ ↓
G G
問題での物質の流れはBからスタートしています。
B B
↓ ↓
S ↓
↓ ↓
A ↓
↓ ↓
G G
物質の変化を追っかけるのが少し難しくなっています。
熱化学方程式は式の操作だけで解くことができるということは確かですが、物質の変化を追いかけて行くことができるということがあっての事だと思います。異なる変化の道筋で同じ所に行くことができるということが確認できてはじめてヘスの法則を使うことができます。化学の問題なんですから、物質の変化を意識することが大事です。
No.2
- 回答日時:
この問題は少しややこしいです。
熱化学方程式の基本問題というよりは天然ガスを材料としてメタノールを作るという実用的な場面を想定した問題になっています。物質の流れが屈折しています。
単体を基準として化合物のエネルギーを求めて行くという熱化学方程式の本来の流れに沿った考え方をするのが分かりやすいでしょう。
問題文の中に出てくる物質で出発物質になっているものはCO,H2,O2です。
最終物質はCO2とH2Oです。
与えられている式を整理して物質の流れを図にしてみます。
CO+3H2+2O2
|
205kJ
↓
CH4+H2O+2O2
|
802kJ
↓
CO2+3H2O
スタートとゴールが共通なもう一つの道筋があります。
CO+3H2+2O2
|
QkJ
↓
CH3OH+H2+(3/2)O2
|
673kJ
↓
CO2+2H2O+H2+(1/2)O2
|
242kJ
↓
CO2+3H2O
両端の状態が同じですから205+802=1007が共通です。
Q+673+242=1007
これでQが求められます。
熱化学方程式を作るときには単体を基準とした時の化合物のエネルギーのリストがあれば反応によって生じるエネルギー変化を求めることができるという考え方を使っています。単体から化合物を作る時のエネルギーは生成熱です。したがって反応に関係する化合物の数だけ反応熱が必要になります。生成熱は測定の難しいものもありますので測定の容易な燃焼熱から生成熱を求めるという道筋に変更する場合もありますが必要な反応熱の数は変わりません。
この問題では化合物はCH4,CH3OH,CO,CO2,H2Oと5つ出てきています。
反応熱の値も5つあります。でも実際は炭素の燃焼熱(=CO2の生成熱)394kJという数値は使っていません。COが単体と同じような働きをしているからです。
(考え方としては単体から出発するのが分かりやすいです。その場合はC+3H2+(5/2)O2からのスタートになります。でもCの反応はどこにも出てきていません。COが出発物質になっています。C+(1/2)O2→COの反応を省いてしまってかまわないということになります。)
No.1
- 回答日時:
問い1
(1)の式の左辺、H2Oとあるのは2O2の間違いですね。少々慣れが必要なのですが、与えられている式を足したり引いたりして(3)の式を作ればいいのです。この場合は
(4)の左右逆転型 CO2(気)+2H2O(気)=CH3OH(気)+3/2O2(気)-673kJ
(1) CH4(気)+2O2(気) =CO2(気)+2H2O(気)+802kJ
(2)の左右逆転型 3H2(気)+CO(気) =CH4(気)+H2O(気)+205kJ
水の燃焼の左右逆転型 H2O(気) =H2(気)+1/2O2(気)-242kJ
これらを左辺は左辺、右辺は右辺で足してやれば(3)の式になるはずです。
問い2
これも同じやり方です。
(4) CH3OH(気)+3/2O2(気)=CO2(気)+2H2O(気)+673kJ
メタノールの蒸発 CH3OH(液) =CH3OH(気) -37kJ
水の蒸発の左右逆転型*2倍 2H2O(気) =2H2O(液) +88kJ
これらを足してやれば求める式になるはずです。
お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!
似たような質問が見つかりました
- 高校 メタンCH4が燃えて、二酸化炭素と水ができる反応について、次の各問いに答えよ (3)メタン4.0gが 1 2022/09/11 15:50
- 化学 化学 プロパンを25.0℃で燃やした。これに1.25molの酸素分子が使われたとすると、どのくらいの 1 2022/12/17 21:20
- 化学 化学基礎の問題 解説がないのでどこが間違えているのかを教えてください。 正答は0.200molです。 1 2023/01/23 15:31
- 物理学 CO2二酸化炭素の次世代利用にまつわる etc. 0 2023/03/08 17:26
- 化学 化学 熱化学方程式 C2H2の生成熱を求めるために立式するのですが、 問題集には 2C黒鉛+2H2気 1 2022/11/09 11:13
- 環境学・エコロジー メタンガスと炭酸ガスを反応させ、炭と水を取り出すことは可能ですか? 1 2022/08/26 01:10
- 化学 化学基礎 中和滴定の溶液の体積の変化について 3 2022/09/26 17:05
- 化学 設問(イ)の答えの導き方を教えてください 1 2023/02/28 23:57
- 化学 水酸化カルシウムのように,かっこがある化学式の読み方は? 4 2023/04/22 12:49
- 化学 この問題の解き方と答えを教えてください。 問 気体の二酸化窒素は実際には,二酸化窒素(NO2)と四酸 1 2022/12/16 01:33
おすすめ情報
デイリーランキングこのカテゴリの人気デイリーQ&Aランキング
マンスリーランキングこのカテゴリの人気マンスリーQ&Aランキング
おすすめ情報