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操作方法は以下のとおりです。
A<水酸化ナトリウムの溶解熱>
1.発泡スチロールの容器に水を100ml 入れる。
2.水温を測定する。
3.水酸化ナトリウム約2g(正確に質量を記録する)とる。※今回は2.76g使いました。
4.発泡スチロールの容器に水酸化ナトリウムを入れる。
5.スターラーで撹拌しながら15秒おきに液温を測定する。
注意:水酸化ナトリウムは粒状だから,2.00gを正確にはかりとることはできない。また,潮解性なので素早くはかりとる必要がある。

B<中和熱>
1.1.0mol/L塩酸50ml をメスシリンダーで測りとる。
2.液温を測定する。
3.1.0mol/L水酸化ナトリウム水溶液50ml を測りとる。
4.液温を測定する。
5.発泡スチロールの容器に入れた塩酸に,水酸化ナトリウム水溶液を加える。
6.スターラーで撹拌しながら5秒おきに液温を測定する。
注意:液体どうしの反応は速い。

C<水酸化ナトリウムと塩酸の反応熱>
1.発泡スチロールの容器に1.0mol/L塩酸50ml と水50ml を入れる。
2.撹拌し,液温を測定する。
3.水酸化ナトリウム約2g(正確に質量を記録する)とる。※今回は2.74g使いました。
4.発泡スチロールの容器に水酸化ナトリウムを入れる。
5.撹拌しながら15秒おきに液温を測定する。
注意:水酸化ナトリウムは粒状だから,2.00gを正確にはかりとることはできない。また,潮解性なので素早くはかりとる必要がある。
その結果  
外挿によって求めたΔt[℃]、Naohのmol、HCLのmol 、発熱量[J] 、NaOH1mol当たりの発熱量[kJ]の順に。  
A 6.2℃ 、0.069mol 、 なし 、2604J、 37.74kJ
B 6.4℃ 、0.050mol 、0.050mol 、2688J 、53.76kJ
C 14.7℃ 、0.069mol 、0.050mol 、6174J 、89.48kJ

となりA+B(37.74+53.76)=C(89.48)となりませんでした。
なぜでしょうか?水酸化ナトリウムの潮解性がひっかかるのですが、それが最大の理由なのでしょうか?

A 回答 (4件)

水100ml(=100g)にNaOHを2.7g入れるのですから全体は102.7gになります。


100gの水の温度を上げるよりは少し多い目の熱が必要になります。
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Bの結果のところに0.050molと書いてあります。


1.0mol/Lの水酸化ナトリウム50ml使ったと書いてあります。これは別に調整して用意してあったものですね。

A、Cが0.069molになっているのにBだけが0.05molになりました。
もしA、B、CでNaOHの物質量が等しければ発熱量の間で足し算が成り立ちます。液量は100mlにそろえていますから温度変化でも足し算が成り立つはずなんです。

>ここのmolを読み直した後の温度がどうして8.8℃になるんですか?

6.4×(0.069/0.050)=8.8

もう1つ修正するところがあります。

温度変化から発熱量に直すところです。
やられた計算は
6.2×100×4.2=2604  2.604/0.069=37.7
6.4×100×4.2=2688  2.688/0.050=53.8
14.7×100×4.2=6174  6.174/0.069=89.5
ですね。

1行目と3行目を
6.2×102.7×4.2=2674  2.674/0.069=38.8
14.7×102.7×4.2=6341  6.341/0.069=91.9

100gで計算するか102.7gで計算するかでかなりの違いが出てきますね。(102.7gという数字の出てくる理由は分かりますね。)
A+B  38.8+53.8=92.6
C    91.9

違いは 0.7kJです。
温度や濃度のところの精度で言うと結果が1%未満の違いというのはピッタリ合っていると考えていいものです。
(有効数字というのは習っていませんか。)
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この回答へのお礼

大変前に回答をいただいた者です。お礼をしたと思っていたらしてませんでした。申し訳ありません。疑問点出があるので教えてください。たいへんの前のことでほんとにすいません。

102.7gという数字がなぜ出てくるのかわかりません。。。

お礼日時:2009/08/21 21:13

昨夜書き込んだつもりだったのですが消えていました。


改めて書きます。

溶解熱、中和熱の値は教科書などにも載っていますのですでに確定したものです。
それと比較すると実験の内容がよく理解できると思います。
この実験では溶解熱、中和熱を求めることとヘスの法則の確認とを行っています。

実験で得られた溶解熱、中和熱ともに確定値よりも小さいです。
温度計や容器は共通ですから測定器具や測定方法が原因のずれは共通のはずです。ところが溶解熱のずれの方が大きいです。用いたNaOHが保存中に水と反応していたというのは溶解熱の値を小さくするように影響します。でもこの効果はA、Cに共通ですからヘスの法則のほうには影響しないのです。
中和熱もB、C共通です。
Cは中和熱と溶解熱が一度に出ますからその分、温度上昇も大きいです。14.7℃となっています。
Bの0.050molを0.069molに読み直すと8.8℃になりますから6.2+8.8=15.0です。
14.7と15.0の違いが91.5と89.5の違いです。2%の違いというのは良すぎるくらいです。

外部への熱の伝わり方は温度差が大きいほど大きくなります。
溶液の温度が上がれば熱が発生したことがわかります。
容器もスターラーも温度計も熱を貰います。
水面からの蒸発が起これば熱が使われます。
蒸発は温度が高くなると激しくなります。水1gが蒸発すると約2500Jの熱が使われます。0.1gで250Jですから影響が大きいでしょう。
こういう効果はCでの方が大きいでしょう。
6000Jの2%は120Jです。Cではこの程度余分に熱が外部に逃げていたとすると食い違いが埋まります。
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この回答へのお礼

遅くなってすいません。
詳しい回答ありがとうございました。
何となく理解できました。
自分なりにまとめてみると、
A、Bの実験では実験器具や実験方法が同じはずなのに、確定値(NaOHの溶解熱38kJ/mol 中和熱54kJ/mol)とのずれがA(溶解熱)のほうが大きいから実験器具や方法以外に誤差の原因があることが考えられる。すなわちそれは個体として使ったNaOHの潮解性が考えられる。これはCにも言えることである。NaOHが保存中に水と反応し溶解熱の値を小さくしてしまったのである。しかし、これはAとCに共通のことだからヘスの法則には結果的に影響は与えない。
では何が原因か?考えられるのはCにおいては中和熱と溶解熱が一度に出るためその分、温度上昇が大きい。つまり外部への熱の伝わり方が大きく容器やスターラーも熱を奪いやすい。また温度が高くなれば蒸発も激しくなりそれによって熱が使われたとも考えられる。水1gが蒸発すと約2500Jの熱が使われる、つまり0.1gで250Jだから影響は大きいと考えられる。
つまり、温度変化が最も大きいCで熱が奪われたり、使われたりする可能性が高く、今回の場合もCで何らかの理由で熱が逃げてしまったためA+B=Cとならなかった。END
こんな感じでよろしいでしょうか?
あと「Bの0.050molを0.069molに読み直すと8.8℃になりますから6.2+8.8=15.0です」
ここのmolを読み直した後の温度がどうして8.8℃になるんですか?

お礼日時:2009/07/26 19:41

この実験では4桁の精度を求めるのは無理です。


91.5と89.5
いい線ではないでしょうか。よすぎるくらいです。

得られた数字だけから言ってもせいぜい2桁しか信用できません。
(有効数字の計算で言うと塩酸1.0mol/Lというところが一番精度が低いです。1番精度のいい1桁です。)

NaOHの溶解熱 38kJ/mol
中和熱      54kJ/mol

この2つの値は多分教科書に載っていると思います。
44kJと56kJです。
この測定では44となるはずのものが38、56となるハズのものが54になっています。
どちらも小さい目に出ています。温度上昇が小さいです。
発熱量自体が小さかった、
生じた熱が逃げた、溶液以外のものを温めた
2つ理由が考えられます。
溶解熱の値の方がずれが大きいです。潮解性が気になると書かれていますが多分そういうことでしょう。いくらか水に溶けた状態になってしまっているのです。
NaOHが保存中に二酸化炭素と反応している可能性もあります。いくらか中和していますから中和熱、溶解熱に影響がでるでしょう。

温度測定、熱測定は難しいです。
温度計の精度の問題もあります。
温度計の0.1℃はそれほど信用できません。
でも温度の絶対値よりは温度変化の方の信頼性が高いです。
温度計を信用したとしても2桁です。

溶解熱、中和熱の値がずれていても熱量の和が等しいという結果(ヘスの法則)はかなりの精度で成り立っています。
3つの測定でのずれの原因が同じであればヘスの法則は成り立つのです。
Cの結果の値がA+Bよりも小さくなったというのはCにAとBにはないロスの原因があったということです。一番温度が高くなっているということで熱のロスが多かったのでしょうね。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
では今回の場合AでもBでも熱が逃げてしまい、Cでは温度が高いため熱が逃げやすく熱が逃げてしまった。
よって原因が全て同じだからこの実験でヘスの法則は成り立つことが確認できたと考えてよろしいのでしょうか?

ちなみに熱が逃げてしまうのはなぜ、どういう過程で逃げてしまうのでしょうか?

お礼日時:2009/07/23 18:06

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