エンタルピー図おしえてください

エンタルピー図おしえてください

No.1 回答者： yhr2 回答日時： 2024/10/17 23:05

そこに書いてある式のとおり、算数すればよいだけです。

「エンタルピー」は単なる「熱量」だと思えばよいです。
「エンタルピー」などという「難しそうな用語」に惑わされずに、与えられた「エネルギーバランスの連立方程式」を解けばよいだけ。
「生成物の合計エネルギー - 反応前の合計エネルギー」が「生成エンタルピー」「燃焼エンタルピー」になります。

つまり

(i) を 3C + 4H2 - 105[kJ] = C3H8
(ii) を H2 + (1/2)O2 - 286[kJ] = H2O
(iii) を C + O2 - 394[kJ] = CO2

という方程式と考えればよい。

求めたいものは
　C3H8 + 5O2 + Q[kJ] = 3CO2 + 4H2O　　　(iv)
という方程式にしたときの Q の値です。

「解法Ⅰ」のエンタルピー図でやっているのは下記の作業です。

(1) まず、(iv) の左辺の C3H8 は (i) で生成するから、(i) で置きかえれば
　3C + 4H2 - 105[kJ] + 5O2 + Q[kJ] = 3CO2 + 4H2O
→　3C + 4H2 + 5O2 + Q[kJ] = 3CO2 + 4H2O + 105[kJ]　　①

これがエンタルピー図の一番上の横線。
横線には左辺の「3C + 4H2 + 5O2」が書いてあって、①の右辺は (iv) の右辺（上から2番目の横線） +105[kJ] です。

(2) 次に、①の左辺の「3C」は、(iii) より
　C = CO2 - O2 + 394[kJ]
なので、これを①に代入して
　3(CO2 - O2 + 394[kJ]) + 4H2 + 5O2 + Q[kJ] = 3CO2 + 4H2O + 105[kJ]
→　3CO2 - 3O2 + 394[kJ] × 3 + 4H2 + 5O2 + Q[kJ] = 3CO2 + 4H2O + 105[kJ]
→　3CO2 + 4H2 + 2O2 + Q[kJ] = 3CO2 + 4H2O + 105[kJ] - 394[kJ] × 3 　　②

これがエンタルピー図の上から3番目の横線。
横線には左辺の「3CO2 + 4H2 + 2O2」が書いてあって、②の右辺は ①（一番上の横線）から「- 394 kJ × 3」です。

(3) 次に、②の左辺の「4H2 + 2O2」に (ii) を使って置き換えます。
そすれば
　3CO2 + 4H2 + 2O2 + Q[kJ] = 3CO2 + 4H2O + 105[kJ] - 394[kJ] × 3　
→　3CO2 + 4{H2 + (1/2)O2} + Q[kJ] = 3CO2 + 4H2O + 105[kJ] - 394[kJ] × 3
→　3CO2 + 4{H2O + 286[kJ]} + Q[kJ] = 3CO2 + 4H2O + 105[kJ] - 394[kJ] × 3
→　3CO2 + 4H2O + Q[kJ] = 3CO2 + 4H2O + 105[kJ] - 394[kJ] × 3 - 286[kJ] × 4　　　　③

これがエンタルピー図の一番下の横線。
横線に左辺の「3CO2 + 4H2O」が書いてあって、②の右辺は ②（上から3番目の横線）から「- 286 kJ × 4」です。

(4) さて、整理しないで書いてきた③の「エンタルピー」を整理すると
　3CO2 + 4H2O + Q[kJ] = 3CO2 + 4H2O - 2221[kJ]　　　　④
になります。
④式は「左辺=右辺」にならないといけないので、
　Q[kJ] = -2221[kJ]
と決まります。

「解法Ⅰ」に書いてある「Q=～」は、この「エンタルピー」の計算部分だけを抜き出したもの。

「解法Ⅱ」は、この作業を (i)～(iv) の連立方程式を解いて求めています。