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H2Oの生成熱、H2の解離熱、O2の解離熱はそれぞれ-241.84kJ/mol、435.14kJ/mol、497.90kJ/molである。H-O結合の結合エネルギーを途中式も含めて教えてください。有効数字五桁です。

回答よろしくお願いします

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A 回答 (2件)

 結合エネルギーとは,その結合を切る為に最低限必要なエネルギーです。



 求めるOHの結合エネルギーであれば、O-H の結合を切る反応を行わせる時に必要なエネルギーで、エネルギーをQとすると、その反応を模式的に書けば

 O-H + Q → O + H

ここで、与えられた条件を上の考えに当てはめると

 H2 → 2H   H2 + 435.14 = 2H (式1)
 O2 → 2O   O2 + 497.90 = 2O (式2)


ここで,H2Oは、H-O-H とみれるため、O-H 結合2つが重なっている事と同じであり、
 H2O の生成するのエネルギーをQと仮定すると熱化学方程式は、
 
 2H+O → H-O-H
 2H+O = H-O-H +Q となり、与えられた条件から

 2H + O = H-O-H + (-241.84) (式3)

とあらわされる。

ここで、式3へ式1、式2を代入すると、

(H2+435.14) + 1/2*(O2+497.90) = H-O-H + (-241.84)

∴H2 + O + 925.93 = H-O-H

 従って求めるOHの結合エネルギーは上記の半分となり、
 925.93 ÷2 =462.965 ≒462.97 KJ/mol

ヘスの法則でググれば色々判ると思います。
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#1のご回答の中の式3は違っています。


「生成熱」の定義は「化合物1モルを成分元素の単体から合成する」ときの反応熱です。

H2+(1/2)O2-242kJ=H2O
になります。

有効数字5桁なんて数値の出くる不思議な問題を深く考える気にはなれません。
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とあり、解答には

混合気体に含まれるプロパンと水素の物質量をそれぞれx mol , y molとして係数の比より
3x=0.30mol •••••(1)
4x+y=0.80mol•••(2)


よってx=0.10mol,y=0.40mol

ゆえに 2220×0.10+286×0.40=336.4J
とあります。

ここで質問ですが、
①この熱化学方程式について、2式はどんな関係がありますか?

②(1),(2)について、左辺の係数はそれぞれどこのことを指していますか?

③別解はありますか?

質問は以上です。
易しめに解説お願いしますm(__)m

Aベストアンサー

化学以前の問題で、数学としての問題を抱えていらっしゃいますね。
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(1)式は何を表していますか?(2)式は何を表していますか?
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Aベストアンサー

すでに答えは出ているようですが、「濃度」の問題では、

(1)中に溶けているもの(溶質)
(2)溶質を溶かしている「うすめるもの」(溶媒)

の量が必要で、
 (濃度)=(溶質の量)/(溶質 + 溶媒の量)
とうことです。

 常に、「溶質」と「溶媒」の両方の量を明確にすれば、どんな問題にも対応できます。

この問題の場合には、溶質が「mol」単位で、「溶質 + 溶媒の量」が「リットル」ですので、それで統一して明確にしていきます。

(1)0.5mol/Lの塩酸:400ml
 (溶質)塩酸 0.5 mol/L * 0.4 L = 0.2 mol
 (溶質 + 溶媒)0.4 L

(2)加えた8mol/Lの塩酸:X (L)
 (溶質)塩酸 8 mol/L * X (L) = 8X mol
 (溶質 + 溶媒)X (L)

(3)できあがった塩酸:(1)と(2)を足したもの。
 (溶質)塩酸 0.2 + 8X mol
 (溶質 + 溶媒)0.4 + X (L)

 これが 2 mol/L になるためには
  (0.2 + 8X)/(0.4 + X) = 2 mol/L
より
  0.2 + 8X = 0.8 + 2X
 → 6X = 0.6
 → X = 0.1 (L) = 100 (mL)

すでに答えは出ているようですが、「濃度」の問題では、

(1)中に溶けているもの(溶質)
(2)溶質を溶かしている「うすめるもの」(溶媒)

の量が必要で、
 (濃度)=(溶質の量)/(溶質 + 溶媒の量)
とうことです。

 常に、「溶質」と「溶媒」の両方の量を明確にすれば、どんな問題にも対応できます。

この問題の場合には、溶質が「mol」単位で、「溶質 + 溶媒の量」が「リットル」ですので、それで統一して明確にしていきます。

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  Xの化学種の総量は一定であるから
 A=[HX]+[X^- ] (3)
  Aは最初に調製した酸溶液の濃度 ここでは10.0mol/Lである。
  正電荷と負電荷のバランスは
 [H^+ ]=[X^- ]+[〖OH〗^- ]=[X^- ]+K_w/[H^+ ] (K_w=[H^+ ][〖OH〗^- ]=〖10〗^(-14)) (4)
ここで(2),(3),(4)より次式を得る。
[X^- ]=[H^+ ]-K_w/[H^+ ] [HX]= A-[X^- ]=A-[H^+ ]+K_w/[H^+ ] (5)
 この問題に於いて最初の10.0mol/L溶液のpHが2.57で有る時、式(2)からは
 K_a=[H^+ ][X^- ]/[HX] =[H^+ ]([H^+ ]-K_w/[H^+ ] )/(A-[H^+ ]+K_w/[H^+ ] ) これに与えられた数値 A=10.0×〖10〗^(-3) [H^+ ]=〖10〗^(-2.57)を代入すれば
  解離定数を計算できます。計算はご自分で 確認してください。
計算のこつは10のマイナスの指数で非常に小さな数は省略して近似計算をすることです。
化学の計算問題は根気です。

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 HX=H^++X^- (1) この解離定数はK_a=[H^+ ][X^- ]/[HX] (2)
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  Xの化学種の総量は一定であるから
 A=[HX]+[X^- ] (3)
  Aは最初に調製した酸溶液の濃度 ここでは10.0mol/Lである。
  正電荷と負電荷のバランスは
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Aベストアンサー

> 溶液全体で200mlだからと言う理由で間違いないでしょうか⁇( T_T)

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Q水H2OとオキソニウムイオンH3O+、他にもある?

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そこで質問なんですが、
水分子に水素の陽子が結合するオキソニウムイオンは、底辺の3頂点に陽子があるような構造になると想像したのですが、

これにさらに陽子が結合し、H4O(2+)となるようなイオンが存在するのではないかと言う疑問です。

こうなると、正4面体構造が完成し、安定な化合物が出来るように感じるのですが、そのような物質は見聞きしません。

ということは、そうならない理由があるわけで、その辺のことを教えていただけたらと思います。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

H4O(2+) は、非常に不安定で水分子とぶつかって
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H4O(2+) は、構造的な安定化よりはるかに電気的な反発が大きいの
です。プロトン同士の反発を抑えるだけの電子が足りなさ過ぎます。
形の上では大きな原子である酸素に電荷を書きますが、足りない
のが酸素に集中しているわけではありません。
希硫酸でもすべて正四面体の SO4(2-) (電荷を4個のOで割ると-1/2)
になっているわけでなく HSO4(-)も微妙に残ってます。

H4O(2+) は、あったとしても無視するレベルです。
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アンモニア水でも (正四面体)[NH4(+)]<< [NH3] です。
2価の陽イオンとなると水素以外の原子が2つ以上必要ですね。
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