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黒鉛のの昇華熱が黒鉛1mol中の結合エネルギーと等しくなるのはなぜですか?

質問者からの補足コメント

  • ムッ

    生田は生田衣梨奈です

      補足日時:2017/11/05 13:39

A 回答 (1件)

黒鉛の昇華熱は炭素原子を離して気体状態にするのに必要なエネルギーです。



言い方を変えれば、黒鉛を原子レベルまでバラバラにするためのエネルギー、つまり黒鉛の結合エネルギーになります。

僕も生田絵梨花推しです。
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Q黒鉛の昇華とは?

熱化学方程式ででてくる「黒鉛の昇華」ってどういう意味なんですか?教えてください。

Aベストアンサー

物質の状態変化については、省略します。
黒鉛の昇華が実際に起こる場面は、黒鉛を電極でアーク放電した場合に、電極温度が3000℃くらいになります。黒鉛は1気圧では液体として存在しないために気体になります。これが黒鉛の昇華です。
黒鉛電極は昇華のために次第に小さく(短く)なっていきます。

Q熱化学 炭素 結合エネルギー

高校化学で変に考えすぎか、分からなくなってしまった部分があり、質問します。
 炭素の同素体、ダイヤ、グラファイト、フラーレンC60を題材に、熱化学方程式(燃焼)、黒鉛からC60、ダイヤの式を書かせ炭素原子1molが吸収する熱量を求め、熱量の多い順に答えた後、
図で結晶構造と昇華熱が与えられ、「黒鉛、ダイヤ、C60中の各C、C間結合エネルギーを求める」問題の答えが分からなくなってしまいました。

自分で出した答えは、

(1)ダイヤはC1個が4本結合手を出していて、黒鉛は3本(残り1本は使われず自由に動いてるから導電性を持つ)だから、

(1molのC 固)= C(気)-昇華熱 から、黒鉛なら昇華熱/3、ダイヤなら昇華熱/4かと思ったのですが、大学無機化学の参考書等から、この式からダイヤの結合エネルギーを求める場合、/2なのです。実験値からも大体あってて、この問いでは黒鉛>ダイヤになってしまいますが、結合エネルギーをそういう計算でだしていいのか?分からなくなってしまいました。

(2)最後にC60の結合エネルギーも同様に出すのですが、昇華熱からC60(固)=60C(気)ー昇華熱
となり、問題文の誘導は「六員環20こと五員環12こから成る。・・・単結合、二重結合全ての結合エネルギーの平均値は(  )と求められる。」とあり、
自分で出した答えは、
フラーレンの結合は30個ずつの単・二重結合で計60この結合で均一に計算して昇華熱/60が出した答えなのですが、これでいいのか自信がありません。

(1)で、昇華熱/2の根拠も分かりません。自分の考え方が難しくしているだけで、もっと簡単に考えればいいような感じですが、こういうときに決まった計算の仕方等があって私が知らない(忘れている)せいか、分からないので質問します。宜しくお願いいたします。

高校化学で変に考えすぎか、分からなくなってしまった部分があり、質問します。
 炭素の同素体、ダイヤ、グラファイト、フラーレンC60を題材に、熱化学方程式(燃焼)、黒鉛からC60、ダイヤの式を書かせ炭素原子1molが吸収する熱量を求め、熱量の多い順に答えた後、
図で結晶構造と昇華熱が与えられ、「黒鉛、ダイヤ、C60中の各C、C間結合エネルギーを求める」問題の答えが分からなくなってしまいました。

自分で出した答えは、

(1)ダイヤはC1個が4本結合手を出していて、黒鉛は3本(残...続きを読む

Aベストアンサー

(1)の昇華熱/2の根拠は以下の通りです。
各炭素は4本の結合を作っていますが、1本の結合を切れば、その両側の炭素の結合が切れたことになります。すなわち、注目している原子だけではなく、その相手の結合も切れたことになるので、4÷2=2となり、これが「昇華熱/2」の根拠になります。

同様に考えると、黒鉛の炭素は3個の原子と結合を作っていますので、3÷2=1.5となり、昇華熱÷1.5ということになります。

C60は、構造を見るとわかるように、各原子が3個の原子と結合を作っていますので、結合の総数は60×3÷2=90ということになると思います。
「六員環20こと五員環12こから成る。」を考えるとややこしいだけなので、無視して良いと思います。

Q熱化学方程式と結合エネルギー(高校)

大学入試問題で、メタンのC-Hの結合エネルギーを求めるものがあり、
その場合は、
CH4(気) = C(気)+4H+Qkj
のように炭素は気体として考えなくてはいけないのですが、
なぜ炭素を気体と考えるのでしょうか?
気体の方がエネルギーが高いからですか?

また生成熱を求めるときも、どの状態を用いればよいのか分からないことがあります。
常温での状態なのか、一番エネルギーが高い常態か、作るときの状態なのか分かりません。

教えてください。

Aベストアンサー

固体の炭素であればC-C結合が存在します。そうするとQは新しく生じる結合のエネルギーだけでなくC-C結合の切断に関わるエネルギーも含まれることになるからです。

Q熱化学方程式の問題です

メタンCH4,炭素(黒鉛),水素の燃焼熱はそれぞれ891KJ/mol,394KJ/mol,286KJ/molです。
メタンの生成熱を求めなさい。

回答には

CH4+202=CO2+2H2O=891kj・・・・(1)
O(固)+CO=CO2+394kj・・・(2)
CO+2/1O2=CO2+286kj・・・(3)



(2)+(4)×2-(1)で、CO2、H2Oが消去され、
C + 2 H2 = CH4 + 75 kJ

とかいているですが、そもそもこの連立の計算のしかたもよくわかりません
この計算は、一体何ちかづけさせていけどばいいのですか
直接(1)-(2)にしなかったのは、メタンが左辺にあるので。ということを先生が
いっていたのですが、左辺があるからなぜひかないのでしょう。


反応熱 = (生成物の生成熱の総和) - (反応物の生成熱の総和)

↑こういうのをつかわず、連立をつかうときの、
計算の仕方や、コツなどをおししえてくださぃ><

ほんと理解できないやつですいません

Aベストアンサー

まず,これは数学と言うより,化学の問題なので,化学スレで聞く方がいいです。

>メタンCH4,炭素(黒鉛),水素の燃焼熱はそれぞれ891KJ/mol,394KJ/mol,286KJ/molです。

だとすると,立てる式は,
> CH4+202=CO2+2H2O=891kj・・・・(1)
> O(固)+CO=CO2+394kj・・・(2)
> CO+2/1O2=CO2+286kj・・・(3)
ではなく,

CH4+2O2=CO2+2H2O+891kJ/mol (1)
C(固)+O2=CO2+394kJ/mol (2)
H2+(1/2)O2=H2O+286kJ/mol (3)
だと思います。(ジュールJは大文字です)

あとは普通の数式と同じで,
C(固)+2H2-CH4=X [kJ/mol]
の形に変形して,Xを出せばよいわけです。

(2)+2×(3)を作ると,
C(固)+2H2+2O2=CO2+2H2O+(394+2*286)kJ/mol
ここから(1)を引きます。
C(固)+2H2+2O2-CH4-2O2=CO2+2H2O-CO2-2H2O+(394+2*286-891)kJ/mol
=(394+2*286-891)kJ/mol=75kJ/mol
よって,
C(固)+2H2=CH4+75kJ/mol
が得られました。

まず,これは数学と言うより,化学の問題なので,化学スレで聞く方がいいです。

>メタンCH4,炭素(黒鉛),水素の燃焼熱はそれぞれ891KJ/mol,394KJ/mol,286KJ/molです。

だとすると,立てる式は,
> CH4+202=CO2+2H2O=891kj・・・・(1)
> O(固)+CO=CO2+394kj・・・(2)
> CO+2/1O2=CO2+286kj・・・(3)
ではなく,

CH4+2O2=CO2+2H2O+891kJ/mol (1)
C(固)+O2=CO2+394kJ/mol (2)
H2+(1/2)O2=H2O+286kJ/mol (3)
だと思います。(ジュールJは大文字です)

あとは普通の数式と同じで...続きを読む

Q熱化学方程式からエタンC2H6の生成熱を求めよ。

熱化学方程式からエタンC2H6の生成熱を求めよ。
C2H6(気)+7/2O2(気)=2CO2(気)+3H2O(液)+1560KJ・・(1)

C(黒鉛)+O2(気)=CO2(気)+393.5KJ・・(2)

H2(気)+1/2O2(気)=H2O(液)+285.8KJ・・(3)

を教えてください!!!
Oはゼロじゃないです!!!

お願いします!!

Aベストアンサー

2C(黒鉛)+3H2(気)=C2H6(気)+Q
という形の熱化学方程式ができればいいわけです。従って(2)の2倍と(3)の3倍を加え、そこから(1)を引くといいので、
2C(黒鉛)+2O2(気)=2CO2(気)+393.5KJ*2
3H2(気)+3/2O2(気)=3H2O(液)+285.8KJ*3
2CO2(気)+3H2O(液)=C2H6(気)+7/2O2(気)-1560KJ
辺々加えるとO2とH2OとCO2が消えて
2C(黒鉛)+3H2(気)=C2H6(気)+84.4KJ
となります。

Q燃焼熱から生成熱を求めるとき

炭素・水素・メタンの燃焼熱から、メタンの生成熱を求めるとき、「メタンの生成熱=炭素の燃焼熱+水素の燃焼熱ーメタンの燃焼熱」で答えが導き出せるようなのですが、どうしてこのようにしてメタンの生成熱が求まるのかがわかりません。
炭素の燃焼熱=二酸化炭素の生成熱、水素の燃焼熱=水の生成熱だということは分かります。

これは、(反応熱)=(生成物の生成熱の和)-(反応物の生成熱の和)という式と何か関係があるのでしょうか。

また、基礎的なことなのですが、生成物はどういったもので、反応物はどういったものだという理解ができていません。簡単に言うと、生成物とは何で、反応物とは何なのでしょうか。

教えていただけると幸いです。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

>簡単に言うと、生成物とは何で、反応物とは何なのでしょうか。
読んで字のごとくです。そのままです。日本語の問題です。
生成物とは生成する物で、反応物とは反応する物です。
反応物が反応して、生成物が生成します。化学反応式では
 反応物 → 生成物
です。

>どうしてこのようにしてメタンの生成熱が求まるのかがわかりません。
ヘスの法則(総熱量保存の法則)は理解していますか?
反応熱の総量を考える場合、どんな道筋をたどろうと、最初と最後の物質で決まると言うものです。
この法則より、炭素や水素を燃やしてしまうときの反応熱(1)と、炭素と水素からメタンを一旦作る反応熱+メタンを燃やしてしまうときの反応熱(2)は等しくなるはずです。つまり、
Cの燃焼熱+H2の燃焼熱(2mol分)=メタンの生成熱+メタンの燃焼熱

なお、
>(反応熱)=(生成物の生成熱の和)-(反応物の生成熱の和)という式
を知っているのならできないはずがないと思います。
メタンの燃焼の熱化学方程式
 CH4 + 2 O2 = 2 CO2 + 2 H2O + Q
をそのままその式に当てはめればよいのです。
 反応熱Q=(CO2とH2Oの生成熱の総和)-(CH4とO2の生成熱の総和)
生成熱は、(最も安定な)単体から作るときの反応熱なのは当然理解していますよね。
ではO2の生成熱が0となることも自明ですよね。

>簡単に言うと、生成物とは何で、反応物とは何なのでしょうか。
読んで字のごとくです。そのままです。日本語の問題です。
生成物とは生成する物で、反応物とは反応する物です。
反応物が反応して、生成物が生成します。化学反応式では
 反応物 → 生成物
です。

>どうしてこのようにしてメタンの生成熱が求まるのかがわかりません。
ヘスの法則(総熱量保存の法則)は理解していますか?
反応熱の総量を考える場合、どんな道筋をたどろうと、最初と最後の物質で決まると言うものです。
この法則より、...続きを読む

Q炭素が気体であることはあるのですか

炭素が気体の状態であることはあるのでしょうか?
炭素を気化することは困難と聞きましたが、実験室とかで出来るのですか。
自然界に炭素の気体は存在するのですか。

Aベストアンサー

真空下で細い炭素棒に電圧をかけていくと、電球のように光と高熱が発生し、炭素が蒸発して一瞬、気体になります。

走査型電子顕微鏡のサンプルには、このようにして作った炭素原子を蒸着することがあります。

Q熱化学方程式の問題です。解答と解説をお願いします。

問 次の熱化学方程式を利用すると、炭素の同位体について、物質のもつエネルギー(化学エネルギー)を比較することができる。同じ質量の黒鉛、ダイヤモンド、フラーレンC60について、物質のもつエネルギーが小さいものから順に並べなさい。
   C(ダイヤモンド) + O2(気) = CO2(気) + 396kJ
   C60(フラーレン) + 60O2(気) = 60CO2(気) + 25930kJ
C(黒鉛) = C(ダイヤモンド) - 2kJ

黒鉛<ダイヤモンド<フラーレンかな?と思っていますが、解き方がよくわからないので、教えて下さい。よろしくお願い致します。

Aベストアンサー

>黒鉛<ダイヤモンド<フラーレン

合っていると思います。


C(ダイヤモンド)+O2(気)=CO2(気)+396kJ
C60(フラーレン)+60O2(気)=60CO2(気)+25930kJ

まず、この2つを比べてみます。
CがOと反応してCO2になる、というのは両方変わりませんから、出てきた熱量を比べれば概ねOKです。
同じモル数で出てきた熱を比べる為に、25930kJを60で割ります。
大体432kJになると思います。
396kJより大きいので、元々持っていたエネルギーは黒鉛<フラーレンです。


C(黒鉛)=C(ダイヤモンド)-2kJ

次にこれですが、移項すると
C(ダイヤモンド)=C(黒鉛)+2kJ
となりますから、黒鉛<ダイヤモンドです。


ではダイヤモンドとフラーレンはどちらが大きいのかと言いますと、2kJと432-396=36kJを比べれば良いです。
黒鉛とダイヤモンド、黒鉛とフラーレンでは黒鉛とフラーレンの方がエネルギー差が大きいという事ですから、
黒鉛<ダイヤモンド<フラーレン
となります。


細かい事、厳密な事(結合エネルギーとか)を考えると色々ありますが、概ねこんな感じで良いのではないかと思います。

>黒鉛<ダイヤモンド<フラーレン

合っていると思います。


C(ダイヤモンド)+O2(気)=CO2(気)+396kJ
C60(フラーレン)+60O2(気)=60CO2(気)+25930kJ

まず、この2つを比べてみます。
CがOと反応してCO2になる、というのは両方変わりませんから、出てきた熱量を比べれば概ねOKです。
同じモル数で出てきた熱を比べる為に、25930kJを60で割ります。
大体432kJになると思います。
396kJより大きいので、元々持っていたエネルギーは黒鉛<フラーレンです。


C(黒鉛)=C(ダイヤモンド...続きを読む

Q化学の問題(高校レベル)

SiO2(結晶)の生成熱は859KJ/mol,O2(気)の結合エネルギーは494KJ/molである。
ケイ素の単体はダイヤモンドに似た結晶として存在し、結晶中の格Si原子は他の4つのSi原子と結合している。このSi結晶を壊し、バラバラのSi原子の状態にするためのエネルギー(格子エネルギー)は368KJ/molである。この場合のSi-Si結合の結合エネルギーは184KJ/molである。
 以上を参考にして、Si結晶におけるSi-O結合の結合エネルギーを求めよ。答えは有効数字3桁求め計算過程も示せって言う問題です。
名古屋市大医学部の99年度の問題だと思うんですが全くわかりません。どうかご教授お願いします。
答えは430KJ/molです

Aベストアンサー

この問題は、ヘスの法則(でしたよね?)を使う問題です。

ヘスの法則は総エネルギーの保存則のようなもので、
ある状態から別の状態へ移る時に加えられたり持っていたエネルギーの総和は
変わらないといったようなものです。

この場合は、SiO2の結晶から酸素の原子状態とケイ素原子の状態までを考えれば良いと思います。

SiO2の生成熱は、ケイ素の結晶と酸素分子から生成される時のエネルギーですね。
酸素分子を酸素原子にするには494KJ/molのエネルギーが必要です。
ケイ素の結晶をケイ素の原子にするには、368KJ/molのエネルギーが要りますね。

SiO2 → Si(結晶)+O2 → Si(結晶)+ 2O → Si(原子)+2O

2酸化ケイ素の結晶からケイ素と酸素の原子状態までのエネルギーは
これで分かりますから、SiO2の持つ結合エネルギーが計算できますね。
つまり、上のエネルギーの合計ですね。

ケイ素と酸素の結合は、ケイ素1つに付き4つありますから、
エネルギーの合計を4で割れば良いわけです。

とりあえず簡単に説明しましたが、分からないところがありましたら、
補足してください。

この問題は、ヘスの法則(でしたよね?)を使う問題です。

ヘスの法則は総エネルギーの保存則のようなもので、
ある状態から別の状態へ移る時に加えられたり持っていたエネルギーの総和は
変わらないといったようなものです。

この場合は、SiO2の結晶から酸素の原子状態とケイ素原子の状態までを考えれば良いと思います。

SiO2の生成熱は、ケイ素の結晶と酸素分子から生成される時のエネルギーですね。
酸素分子を酸素原子にするには494KJ/molのエネルギーが必要です。
ケイ素の結...続きを読む

Q平均分子量

平均分子量についてイマイチわかりません。高校生レベルで教えてください。

Aベストアンサー

>以下の内容は.高等学校で教えているのでしょうか。
>モル凝固点降下.モル沸点上昇.(気体の)分圧.浸透圧
これは高校化学で教えています。

みなさんの言うとおり、分子量×割合(分圧)で計算します。
平均分子量は見かけの分子量をあらわすので、その名のとおり、平均値です。
空気の場合は、窒素(分子量28)が78%、酸素(分子量32)が22%とするとこのとおり。
28×0.78 + 32×0.22 = 28.88(平均分子量)


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