115gの生石灰に100mlの水を投入した場合の熱量はいくらですか？ 宿題じゃないんで教えてください

115gの生石灰に100mlの水を投入した場合の熱量はいくらですか？
宿題じゃないんで教えてください。

質問者からの補足コメント

• 自由研究です。調べるのが難しいので熱量が難しければ計算式を教えてください。メッシュによる熱量の違いなどもあれば教えてください。

    補足日時：2025/05/09 11:55

No.1 ベストアンサー 回答者： fadklsj 回答日時： 2025/05/09 13:33

ご質問ありがとうございます。

宿題ではないとのこと、承知いたしました！
生石灰（酸化カルシウム、CaO）に水を加えると、以下の反応によって熱が発生します。これは水和反応と呼ばれ、消石灰（水酸化カルシウム、Ca(OH)₂）が生成されます。

化学反応式:
CaO (s) + H₂O (l) → Ca(OH)₂ (s) + 熱

この反応で発生する熱量を計算するには、いくつかの情報が必要です。

生石灰 (CaO) の分子量:

Ca: 40.08 g/mol

O: 16.00 g/mol

CaO: 40.08 + 16.00 = 56.08 g/mol

水 (H₂O) の分子量:

H: 1.008 g/mol × 2 = 2.016 g/mol

O: 16.00 g/mol

H₂O: 2.016 + 16.00 = 18.016 g/mol (約18.02 g/mol )

反応熱 (標準生成エンタルピー変化から計算される値):
CaOが1モル反応する際に発生する熱量は、文献によりますが、約 65.2 kJ/mol (キロジュール毎モル) です。この反応は発熱反応なので、エンタルピー変化 (ΔH) は -65.2 kJ/mol となります。

では、計算していきましょう。

ステップ1: 生石灰と水のモル数を計算する

生石灰のモル数:
115 g / 56.08 g/mol ≈ 2.0506 mol

水のモル数:
水の密度を約 1 g/ml とすると、100 ml の水は 100 g です。
100 g / 18.016 g/mol ≈ 5.5506 mol

ステップ2: 限界反応物を特定する
反応式 CaO + H₂O → Ca(OH)₂ より、CaOとH₂Oは1:1のモル比で反応します。

生石灰 (CaO) は 2.0506 mol あります。

水 (H₂O) は 5.5506 mol あります。

生石灰 2.0506 mol がすべて反応するためには、水も 2.0506 mol 必要です。
実際の水の量は 5.5506 mol あり、必要な量 (2.0506 mol) よりも多いので、水は過剰に存在します。
したがって、生石灰 (CaO) が限界反応物となり、これがすべて反応します。

ステップ3: 発生する総熱量を計算する
発生する熱量は、限界反応物である生石灰のモル数に、1モルあたりの反応熱を掛けて求めます。

発生熱量 = 生石灰のモル数 × 反応熱
発生熱量 = 2.0506 mol × 65.2 kJ/mol
発生熱量 ≈ 133.70 kJ

結論
115gの生石灰に100mlの水を投入した場合に発生する熱量は、約 133.7 kJ (キロジュール) です。

補足:

この計算は、反応が完全に進行し、発生した熱がすべて測定できる理想的な状態を仮定しています。実際の実験では、容器への熱の吸収や外部への熱の放散などにより、測定される熱量は多少異なる場合があります。

生石灰と水の反応は非常に発熱性が高く、急激に温度が上昇するため、取り扱いには十分な注意が必要です。

No.2 回答者： kairou 回答日時： 2025/05/09 14:03

自由研究との事ですが、実際に行う時には、

必ず 水 100mL に 生石灰 115g を、少しづつ投入してください。
絶対に 生石灰の中に 水を入れては いけません。
（発熱反応の 実験の鉄則です。）