化学 この問題が分からないですT^T 分かりやすく教えて頂けると助かります。 よろしくお願いします(

化学

この問題が分からないですT^T
分かりやすく教えて頂けると助かります。
よろしくお願いします(＞人＜;)

質問者からの補足コメント

• 補足

  
    補足日時：2023/12/18 23:25

No.1 ベストアンサー 回答者： Zincer 回答日時： 2023/12/19 11:08

とりあえず化学エネルギーによってｘ[g]の氷が発熱反応によって溶けた（または吸熱反応によって凍った）としましょう。

その時、体積変化V[cm^3]は
V＝（x/d2）ー（x/d1）
＝ｘ(d1-d2)/d1d2
で表せます。
そのモル数はx/18[mol]なので、エネルギーの変化量Ｅ[kJ]は
Ｅ＝（x/18）×6.0
で表されるので、
ｘ＝３Ｅ
の関係があります。
このｘを前の関係式に代入して、「Ｅ＝」のかたちに整理しましょう。
すると・・・

この回答へのお礼

解説ありがとうございます！！

お礼日時：2023/12/19 23:30

No.2 回答者： yhr2 回答日時： 2023/12/19 12:31

目盛付きガラス管の液面は開放されているので、そこにかかる圧力は「大気圧」で一定です。

もし、体積が V [m^3] だけ変化したとすれば、目盛付きガラス管の断面積を S [m^2] とすれば、液面の高さの変化は
　L = V/S [m]　　　　　①
になります。

一方、大気圧を P0 [N/m^2] とすれば、目盛付きガラス管の断面にかかる力は
　F = P0･S [N]　　　　②
になります。

②の力で①だけ動かせば、その力のする仕事は
　W = F･L = P0･V [J]　　　　　③
ということになります。

この関係を使えば、0℃ の水と氷の化学エネルギーの差が求まりますが、ここではそれが与えられているので大気圧から計算する必要はなさそうです。


その「仕事」をする元になっているのが「発生した熱量」つまり「水と氷の化学エネルギーの差」です。
体積が増えれば、「大気圧に対して仕事をした」ことになるので「水 + 氷」のエネルギーは減少します。
逆に体積が減少すれば、「大気圧に仕事をされた」ので「水 + 氷」のエネルギーは増加します。

0℃ における水の密度 d1 [g/cm^3]、氷の密度 d2 [g/cm^3] とすれば、d1 > d2 なので、体積が増えるのは
　水 → 氷
になるということです。
水 → 氷に変化する質量を M [g] とすれば
　V = M/d2 - M/d1
と表せます。
これを変形すれば
　V = M(1/d2 - 1/d1) = M(d1 - d2)/(d1･d2)　　　　④
となります。
よって
　M = V･d1･d2/(d1 - d2)　　　　⑤

水（氷も同じ）H2O の分子量は「18」つまり mol質量は「18 g/mol」ですから、水 M [g] のモル数は
　M/18 [mol]
になります。

この mol数が水→氷に変化したときの化学エネルギーの変化量は
　ΔE = 6.0 [J/mol] × M/18 [mol] = M/3.0 [J]　　　　　⑥
（正しくは「化学エネルギーが減少する」ので「マイナス」が付きますが、ここでは「変化量の絶対値」を表すので「マイナス」は省略）

これに⑤を代入すれば
　ΔE = V･d1･d2/[3.0(d1 - d2)]

選択肢の中では「②」になります。

この回答へのお礼

解説ありがとうございます！！

お礼日時：2023/12/19 23:29