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。

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熱 化学」に関するQ&A: 熱化学方程式です。

A 回答 (4件)

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。
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気体→固体・固体→気体への変化を昇華といいます(気体→固体を凝固ということもある)。



ちなみに
気体→液体は凝縮
液体→気体は蒸発
液体→固体は凝固
固体→液体は融解
といいます。

物質によりますが昇華は気圧を低くするとおきやすくなります。
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昇華とは、物質の三態の相変化のうちの一つです。



簡単に言うと、固体が気体に変化したり気体が固体に変化する事を昇華と言います。(途中で液体にならないというのが重要。)

有名なのがドライアイス。二酸化炭素の固体が液体にならずに気体になります。(ちなみにドライアイスの周りでモクモクしている白い煙は二酸化炭素ではなくて水蒸気が冷やされて水になってできた湯気<?>らしいです)
あとはヨウ素がよく、教科書などで紹介されます。

くわしくは化学の物質の三相変化、の章でもごらんください。

っで、黒鉛の昇華とはおそらく、黒鉛の気体が固体になったり、固体が気体になる事でしょう。式の途中ではC(g)、C(s)などとかかれることもある。
g:gas=気体、s:solid=固体
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昇華とは、物体の三態の相変化のうちの一つです。



簡単に言うと、固体が気体に変化したり気体が固体に変化する事を昇華と言います。(途中で液体にならないというのが重要。)

有名なのがドライアイス。二酸化炭素の固体が液体にならずに気体になります。(ちなみにドライアイスの周りでモクモクしている白い煙は二酸化炭素ではなくて水蒸気が冷やされて水になってできた湯気<?>らしいです)
あとはヨウ素がよく、教科書などで紹介されます。

くわしくは化学の物質の三相変化、の章でもごらんください。

っで、黒鉛の昇華とはおそらく、黒鉛の気体が固体になったり、固体が気体になる事でしょう。式の途中ではC(g)、C(s)などとかかれることもある。
g:gas=気体、s:solid=固体
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Q金属酸化物の細孔分布について

シリカには細孔が存在すると聞いたのですが、
アルミナやジルコニアには細孔が存在するのでしょうか?

それとも表面に凹凸があるだけなのでしょうか?

もしよろしければ教えてください。
お願いします。

Aベストアンサー

アルミナには細孔がありますよ。
平均細孔径は10nm程度の様です(分布はURL参照)。
そのぶん比表面積も100~200m2/gと小さい様です。
但し、アルミナは結晶段階で細孔が変わってきますので要注意。最終形?のα-アルミナになると細孔は無くなります。吸着効果を持たせるなら比表面積の調査を忘れずに!

参考URL:http://www.nittech.co.jp/zairyo/zairyo_07.html

Q熱化学方程式-ヘスの法則:反応熱Q=(生成物の生成熱の総和)-(反応物の生成熱の総和)の公式が理解できません。

問)メタン、炭素(黒鉛)、水素の燃焼熱がそれぞれ890,394,286kJ/molであるとき、メタンの生成熱(kJ/mol)を求めよ。
ただし、メタンと水素が燃焼したときに生じる水は液体であるとする。
答え
CH4(気)+2O2(気)=CO2(気)+2H2O(気)+890kJ
C(黒鉛)+O2(気)=CO2(気)+394kJ
H2(気)+(1/2)O2(気)=H2O(液)+286kJ
なので、メタンの生成熱をxkJ/molとおいて
反応熱Q=(生成物の生成熱の総和)-(反応物の生成熱の総和)の公式から、
890=(394+2*286)-x ⇔ x=76
∴ 76kJ
なのですが、生成物・反応物の下に生成熱を書きこむと
左辺が76kJ,0kJ、右辺が394kJ,2*286kJ,890kJで
右辺の方が圧倒的に熱量が大きいので、意味が分からなくなりました。
何故、反応熱Q=(反応物の生成熱の総和)-(生成物の生成熱の総和)でないのか教えてもらえませんか?

*別解(組み立て、エネルギー図)は理解できています。

Aベストアンサー

えっと....
メタンでのみ疑問に思いました? 例えば
C(黒鉛) + O2 (g) = CO2 (g) + 394 kJ
の生成物や反応物の下に生成熱を書き込んでみる (普通しないだろうけど, 「してはいけない」ということもないですよね) と
・左辺は (単体だけなので) 0 kJ
・右辺は 394 kJ と 394 kJ で 788 kJ
になるんだけど, 何かおかしいと思いませんか?
で何がおかしいかというと, 「各物質の下に熱量を書き込むのはいいとしても, 書き込むべき熱量は生成熱ではなく『その物質が持っている (単体からの相対的な) 熱量』でなければならない」ということに気付いていないんです.
つまり,
C + O2 = CO2 + 394 kJ
に対して書き込む熱量は (3つの物質それぞれに対し) 0 kJ, 0 kJ, -394 kJ であるべきです. これなら等号で成り立ちますね.

QBET範囲以外の細孔容積の算定式について

たびたびすいません。

表題の通り、BET比表面積はいわゆる単分子層での比表面積だと思うのですが、それ以外つまりは高相対圧(40~90%等)での細孔容積の算定式についてです。
ある書籍の中で、細孔容積をVadsとすると、
(Pa×Vads×Vm)/R×T という式で表されるとあります。
変形すると、Vads=(RT)/Pa・Vm でしょうか。
Pa:大気圧
T:絶対温度
Vm:吸着質のモル容積 とあります。

例えば、RH50%までの吸着における細孔容積は、その時のVmを代入して、Vads(細孔容積)を求める形でよいのでしょうか?
とりあえずは形式的でも構いません。またモル容積の値は、吸着量ではないのでしょうか?50gから53gに増加したのならVm=3gというような。

BET範囲以外は多分子吸着のため、厳密には多層部分は補正しなければならないとは思うのですが、まずは上記式の意味を教えていただきたく思います。
ちなみに、自動測定器で測られるBET範囲以外の細孔容積というのは補正はされてるものなのでしょうか?
諸々よろしければ御教示お願いいたします。

たびたびすいません。

表題の通り、BET比表面積はいわゆる単分子層での比表面積だと思うのですが、それ以外つまりは高相対圧(40~90%等)での細孔容積の算定式についてです。
ある書籍の中で、細孔容積をVadsとすると、
(Pa×Vads×Vm)/R×T という式で表されるとあります。
変形すると、Vads=(RT)/Pa・Vm でしょうか。
Pa:大気圧
T:絶対温度
Vm:吸着質のモル容積 とあります。

例えば、RH50%までの吸着における細孔容積は、その時のVmを代入して、Vads(細孔容積)を求める形でよ...続きを読む

Aベストアンサー

(Pa×Vads×Vm)/R×T
の意味は次のようなことです。Paが大気圧、Vadsは吸着量を気体(時代)の体積として与えた量ですから、
n=Pa(大気圧)Vads/RT...(1)
は、大気圧の気体が吸着した時の気体の”モル数”です。Vadsを普通は標準状態での気体容積として計算しますからT=273をつかいます。そのモル数nにVm、つまりその気体の液体での1molあたり容積をかけていますから、吸着したガスの液体としての容積になります。これを細孔の容積としているのです。これは気体の吸着による細孔分布解析で普通に使われる考え方です。

> 例えば、RH50%までの吸着における細孔容積は、その時のVmを
> 代入して、Vads(細孔容積)を求める形でよいのでしょうか?

Vadsは気体の体積として考えた気体吸着量です。細孔容積ではありません。質問者さんの質問は、「RH50%の時の吸着量がVadsのとき、そのVadsをモル数に計算しなおして、それにその吸着ガスの液体でのモル体積をかければRH50%での細孔容積と考えてよいか、」という質問になります。これは下に書くようにそう単純ではありません。そして

>50gから53gに増加したのならVm=3gというような。

ではなくて、(普通は細孔分布計算は脱離過程の値を使うので)「脱離気体の量を液体換算したとき、53 cc/gから50 cc/gになったらそのRH変化に対応する細孔容積は3 cc/gか」です。
気体吸着が全て細孔分布に由来するならそれでよい事になります。実際初期の細孔分布解析にはそうした考え方もありました。(Andersonの方法)
しかし現在は多分殆ど使われません。
ガスは、固体表面で毛細管凝縮している他に多分子層吸着しているものがあると考え、あるステップ(気体の平衡圧をPiからPi+1に下げる)での気体の脱離量は、毛細管凝縮したものが蒸発して、管の壁に多分子層吸着が残るのに対応する量と、すでに表面で吸着層吸着になっていた層の厚さが薄くなるのに対応する量との合計と考えるのです。計算は普通はBJH法でやりますが、細孔は円筒モデルになっています。その計算の中では面積は円筒の側壁面積で計算して行きます。ある脱離ステップでの対応する細孔容積半径をri, ri~ri+Δrの細孔容積をΔVi、ri~ri+Δrの側壁面積をΔAiとし、半径riの細孔の合計長さをLiとすれば
ΔAi=2πriLi...(2)
ΔV=πri^2Li...(3)
ですから、
ΔVi/ΔAi=ri/2
即ち
ΔAi=2ΔVi/ri...(4)
がその脱離ステップで出てくるあらたな表面積です。BJH法にはパラメータがあり、ΔAiの合計値ΣΔAiもそのパラメータに依存します。別途BET法で表面積を評価し、ΣΔAiがBETに一番近いパラメータを採用します。

>BET範囲以外は多分子吸着のため、厳密には多層部分は補正しなけれ
>ばならないとは思うのですが、

上に簡単に述べたように、細孔分布計算では多分子層吸着は計算にいれられています。層の厚さと相対圧の関係は下のHalsey式などがもちいられます。
t(Å)=4.3(5/ln(Po/P))^(1/3)...(5)

>ちなみに、自動測定器で測られるBET範囲以外の細孔容積というのは
> 補正はされてるものなのでしょうか?

むしろ細孔容積の計算に使う吸着等温線の範囲はBETに対応する部分より相対圧が大きい部分です。
式をいちいち書くと大変長くなります。BJH計算法を本で読まれてきちんとFollowされた方がよいと思います。

(Pa×Vads×Vm)/R×T
の意味は次のようなことです。Paが大気圧、Vadsは吸着量を気体(時代)の体積として与えた量ですから、
n=Pa(大気圧)Vads/RT...(1)
は、大気圧の気体が吸着した時の気体の”モル数”です。Vadsを普通は標準状態での気体容積として計算しますからT=273をつかいます。そのモル数nにVm、つまりその気体の液体での1molあたり容積をかけていますから、吸着したガスの液体としての容積になります。これを細孔の容積としているのです。これは気体の吸着による細孔分布解析で普通に使われる考え方です...続きを読む

Q熱化学方程式の融解熱・蒸発熱を絶対値で表す理由

はじめて質問させていただきます。よろしくおねがいします。

普通、熱化学方程式の融解熱・蒸発熱は、たとえば水の蒸発熱ですと、
H2O(液)=H2O(気)-44kJ(数字は、本来小さい文字です)
とあるのに、ある参考書を読むと、「融解熱・状態熱は、吸熱だが絶対値で表す」と書いてあります。
疑問は、熱化学方程式の融解熱・蒸発熱を絶対値で表す理由がよく分からなくて、何でなのかな…と思っています。

分かる方が居ましたら、よろしくお願いします。

Aベストアンサー

No.2の補足です。
水と水蒸気の間の変化を表す熱化学方程式は、
H2O(液)=H2O(気)-44kJ または
H2O(気)=H2O(液)+44kJ
と表すことになります。ここで、符号を逆転させることは出来ません。

ただし、「気化熱」とか「凝縮熱」という言葉を使う場合について、たとえば上式では「水の気化熱は44kJである」ということを表していることになり、下式では「水の凝縮熱は44kJである」と言うことを表していることになります。
言い換えれば、44kJの前の符号が、上式では-であり、下式では+になっていますが、それぞれが表す「気化熱」と「凝縮熱」はいずれも「正の値」になるということです。現実問題としてそれらが負の値になることはありません。

別の表し方をすれば、
H2O(液)=H2O(気)-気化熱 または
H2O(気)=H2O(液)+凝縮熱
になるということです。ここでは気化熱」と「凝縮熱」はいずれも「正の値」です。それらの前の符号の違いに注して下さい。

Q膨張黒鉛パウダー?

黒鉛紛(グラファイトパウダー)は有りますが、
膨張黒鉛パウダーというものは有るのですか?

固形シート状では違いがあることは分ったのですが、
黒鉛も膨張黒鉛もパウダー状態(μm粒子レベル)では
同じ状態になるのですか?

ミクロ的には違う様に思われますが?

有ったら教えてください。

Aベストアンサー

前回に引き続き回答です。
膨張黒鉛は、通常は粉状の黒鉛から層間化合物(前回の回答参照)ヲ作成し、それを急熱することで膨張させてえられます。したがって、膨張黒鉛そのものは粉末です。その粉末の形態ですが、原料に使用する黒鉛は一般に平板状をしているので、それが膨張することで、アコーディオンのじゃばらのようになっています。また軽くて非常に飛散しやすいです。粉末の状態の膨張黒鉛は、できたてホヤホヤなので、前回回答したように黒鉛としての結晶性や組織などが基本的に似て非なるもの、と思って良いのではないかと思われます。

Q化学の熱化学方程式について

水素H2と窒素N2から標準状態で6.00ℓのアンモニアNH3 を生成するとき、12.3kj の熱を生成する。アンモニアの生成熱(物質1molが単体より生成するときの熱)をあらわす熱化学方程式を求めなさい 
って問題があるんですが、熱化学方程式のやり方を忘れてしまい、教科書を読んでも似たような問題がなく困っています。 どなたか教えていただけないでしょうか。宜しくお願いいたします。

Aベストアンサー

No.1のご説明にもありますように、要するに
1/2N2 + 3/2H2 = NH3 + x kJ
の式を完成させればよいわけです。
そのためには、6.00 lのNH3が何モルであるかを計算し、それに基づいて、NH3が1モル生じるときの発熱量x (kJ)を計算すればよいわけです。
この計算のためには、標準状態の気体1モルの体積が何リットルになるかを知る必要があります。
22.4リットルという値は覚えていますよね?

Q練り黒鉛を探しています

黒鉛を油で練って缶につめた、練り黒鉛を探しています。
ご存知の方教えてください。

Aベストアンサー

No.1-2です。あーなるほど。確かに自分が工業用で黒鉛グリスとして
見て来たものも大半がモリブデンの方だったのだと思いますし、現在
なかなか見つからないのと、他に回答が現れないのを見ると殆ど本当
の黒鉛を使った製品は今は数少ないのかもしれません。

一応ダメもとでこちら↓
昭和シェル石油株式会社 航空用潤滑油・グリース 
http://www.showa-shell.co.jp/products/lub/product/tap1-0001.html
この中の「AeroShellCompound 08」MSDS
http://www.showa-shell.co.jp/products/msds/ASC08.pdf

成分を見ると要は黒鉛をワセリンで溶いたものだと思うのですが。
この程度しか解りませんでした。

Q臭素の蒸発熱を求める熱化学方程式で

こんにちは。宜しくお願い致します。

[問]水素と臭素から臭化水素が生成する時の熱化学方程式は
H2(気)+Br2(液)=2HBr(気)+73(kJ/mol)
である。
Br-Br、H-Brの結合エネルギーを192(kJ/mol)、366(kJ/mol)とすれば臭素の蒸発熱は何(kJ/mol)か?
[解]
蒸発熱をQ(kJ/mol)とすれば
求める式は
Br2(気)=Br2(液)+Q(kJ/mol) …(1)
よって与式を変形すると
2HBr(気)-H2(気)=Br2(液)-73(kJ/mol) …(2)
また、 題意より
Br=1/2Br2(気)+192(kJ/mol) …(3)
HBr(気)=1/2H2(気)+1/2Br2(気)+366(kJ/mol) …(4)
なので
(2)、(4)より
H2(気)+Br2(気)+2・366(kJ/mol)-H2(気)=Br2(液)-73(kJ/mol)

Br2(気)+2・366(kJ/mol)=Br2(液)-73(kJ/mol)
故に
Br2(気)=Br2(液)-439(kJ/mol)

Q=-489(kJ/mol)
となってしまうのですが何で蒸発熱なのに負数?

(3)式を使わないのも変だと感じています。
何処が間違っているのでしょう?

こんにちは。宜しくお願い致します。

[問]水素と臭素から臭化水素が生成する時の熱化学方程式は
H2(気)+Br2(液)=2HBr(気)+73(kJ/mol)
である。
Br-Br、H-Brの結合エネルギーを192(kJ/mol)、366(kJ/mol)とすれば臭素の蒸発熱は何(kJ/mol)か?
[解]
蒸発熱をQ(kJ/mol)とすれば
求める式は
Br2(気)=Br2(液)+Q(kJ/mol) …(1)
よって与式を変形すると
2HBr(気)-H2(気)=Br2(液)-73(kJ/mol) …(2)
また、 題意より
Br=1/2Br2(気)+192(kJ/mol) …(3)
HBr(気)=1/2H2(気)+1/2Br2(気)+366(kJ/mol) …(4)
なので
(...続きを読む

Aベストアンサー

Br2(気)=Br2(液)+Q(kJ/mol) …(1)
H2(気)+Br2(液)=2HBr(気)+73(kJ/mol) …(2)
Br2(気)=2Br(気)-192(kJ/mol) …(3)
HBr(気)=H(気)+Br(気)-366(kJ/mol) …(4)

(3)(4)が違うようなので直しておきますね。
そして、多分水素の結合エネルギー
H2(気)=2H(気)-432(kJ/mol) …(5)
も解答に必要でしょう。

(4)を2倍して
2H(気)+2Br(気)=2HBr(気)+732(kJ/mol) …(6)
(3)(5)を代入します。
H2(気)+432+Br2(気)+192=2HBr(気)+732
整理して
H2(気)+Br2(気)=2HBr(気)+108(kJ/mol)…(7)
(7)-(2)より
Br2(気)-Br2(液)=35(kJ/mol)
∴Q=35(kJ/mol)
いかがでしょうか?

Q最近のディーゼル車は何故黒鉛をはかないの?

三菱デリカスペースギア 2800ディーゼルターボに乗っていますが、黒鉛が出て恥ずかしく感じています。最近はトラックなど黒鉛を出す車が随分と減りました。あまりお金を掛けないで、黒鉛を少なくする方法を教えて頂けると助かります。

Aベストアンサー

今のディーゼルは改良されていて、ほとんど黒煙が見えませんね。
昔のトラックや乗用車のなどは、煙幕のように吐きまくってましたから。
ちなみに自分の乗るS62年式スカイラインGT-Dもディーゼルですが、大排気量のトルクで加速とともに黒煙で後ろの車を置いてけぼりにします(笑)

根本的には解決しませんが、定期的なオイル交換、燃料フィルター交換、エアクリーナーのまめな清掃(これが一番違いが出ます)を心がけることでしょう。

Q化学Iの熱化学方程式の問題です。

問)次の内容を熱化学方程式で表せ。
★ 水素 1.0g が完全燃焼すると水(液)が生じ,143kJ の熱が発生する。原子量 H=1.0


1mol の物質量が完全燃焼するときに発生する熱量を燃焼熱というんですよね?

このことから、1mol の H2 では、143×(1.0g)/(1.0g/mol)=143[kJ] の発熱となり、

H2(気)+(1/2)O2(気)=H2O(液)+143kJ

という答えでいいのかな。と、最初は思ったのですが、

H2O(液) の生成熱や、H2 の燃焼熱は、286kJですよね?

僕の解答のどこがいけなかったのでしょうか。

略解も分からないので、143 か、286 か、正解がどちらになるかというのは分かりませんが、

143 は、286 のちょうど 1/2 になっているというところも気がかりです。

教えてください。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

>1mol の物質量が完全燃焼するときに発生する熱量を燃焼熱というんですよね?
そうです。

ただ、その後の計算が違います。

H2、1.0gは、
n(mol)=w(g)/M(nは物質数、wは質量、Mは分子量)という公式を使うと、
水素分子の分子量は2であるから、
=1.0/2
=0.5(mol)

上記の公式に馴染みがなかったら、比で出してもよいです。
水素の分子量は2である⇔水素が1mol集まると2gになることを表している。
よって水素が1.0gのときの物質量をn(mol)とすると、
1mol:2g=n(mol):1g
2n=1
n=0.5(mol)

いずれにしろ水素分子1.0gは0.5molとなります。そのときの143kJの熱が発生したので、
水素分子1molではその2倍の143×2=286kJの熱量が発生することになります。


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