痔になりやすい生活習慣とは?

化学Iの熱化学方程式の問題が解けません。分かる人いませんか? 問題文↓

メタンの燃焼は次の熱化学方程式で表される。
CH4(気)+H2O(気)=CO2(気)+2H2O(気)+802kJ・・・(1)
一方、メタンは、次のように水蒸気と反応して水素と一酸化炭素を生成する。
CH4(気)+H2O(気)=3H2(気)+CO(気)-205kJ・・・(2)
得られた水素と一酸化炭素の混合気体から、次のようにメタノールを合成することができる。
CO(気)+2H2(気)=CH3OH(気)+QkJ・・・(3)


メタノールの燃焼は次の熱化学方程式で表される。
CH3OH(気)+3/2O2(気)=CO2(気)+2H2O(気)+673kJ・・・(4)
また、水素、黒鉛の燃焼熱は、それぞれ242kJ/mol、394kJ/molである。ただし、いずれも生成した物質の状態は気体とする。


問1)文中の熱化学方程式(3)の反応熱Qの値を、整数値で答えよ。
問2)液体のメタノール1molを完全燃焼させたときに発生する熱量は何kJか。整数値で答えよ。ただし、生成する水は液体とし、メタノール、水の蒸発熱は、それぞれ37kJ/mol、44kJ/molとする。

読みにくかったらすいません。

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A 回答 (3件)

#2です。



少し補足します。
#2では出発物質(S)を単体、または単体に準ずる簡単な物質の組にとりました。
最終物質(G)はCO2とH2Oです。
SからGに行く道筋が2つあるということでヘスの法則(エネルギー保存則)を使いました。
簡略化して書くと
S  S
↓  ↓
A  B
↓  ↓
G  G

問題での物質の流れはBからスタートしています。
B  B
↓  ↓
S  ↓ 
↓  ↓
A  ↓
↓  ↓
G  G
物質の変化を追っかけるのが少し難しくなっています。

熱化学方程式は式の操作だけで解くことができるということは確かですが、物質の変化を追いかけて行くことができるということがあっての事だと思います。異なる変化の道筋で同じ所に行くことができるということが確認できてはじめてヘスの法則を使うことができます。化学の問題なんですから、物質の変化を意識することが大事です。
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この問題は少しややこしいです。


熱化学方程式の基本問題というよりは天然ガスを材料としてメタノールを作るという実用的な場面を想定した問題になっています。物質の流れが屈折しています。

単体を基準として化合物のエネルギーを求めて行くという熱化学方程式の本来の流れに沿った考え方をするのが分かりやすいでしょう。

問題文の中に出てくる物質で出発物質になっているものはCO,H2,O2です。
最終物質はCO2とH2Oです。
与えられている式を整理して物質の流れを図にしてみます。

CO+3H2+2O2

205kJ

CH4+H2O+2O2

802kJ

CO2+3H2O

スタートとゴールが共通なもう一つの道筋があります。
CO+3H2+2O2

QkJ

CH3OH+H2+(3/2)O2

673kJ

CO2+2H2O+H2+(1/2)O2

242kJ

CO2+3H2O


両端の状態が同じですから205+802=1007が共通です。
Q+673+242=1007
これでQが求められます。

熱化学方程式を作るときには単体を基準とした時の化合物のエネルギーのリストがあれば反応によって生じるエネルギー変化を求めることができるという考え方を使っています。単体から化合物を作る時のエネルギーは生成熱です。したがって反応に関係する化合物の数だけ反応熱が必要になります。生成熱は測定の難しいものもありますので測定の容易な燃焼熱から生成熱を求めるという道筋に変更する場合もありますが必要な反応熱の数は変わりません。
この問題では化合物はCH4,CH3OH,CO,CO2,H2Oと5つ出てきています。
反応熱の値も5つあります。でも実際は炭素の燃焼熱(=CO2の生成熱)394kJという数値は使っていません。COが単体と同じような働きをしているからです。
(考え方としては単体から出発するのが分かりやすいです。その場合はC+3H2+(5/2)O2からのスタートになります。でもCの反応はどこにも出てきていません。COが出発物質になっています。C+(1/2)O2→COの反応を省いてしまってかまわないということになります。) 
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問い1


 (1)の式の左辺、H2Oとあるのは2O2の間違いですね。少々慣れが必要なのですが、与えられている式を足したり引いたりして(3)の式を作ればいいのです。この場合は
(4)の左右逆転型  CO2(気)+2H2O(気)=CH3OH(気)+3/2O2(気)-673kJ
(1)        CH4(気)+2O2(気) =CO2(気)+2H2O(気)+802kJ
(2)の左右逆転型  3H2(気)+CO(気) =CH4(気)+H2O(気)+205kJ
水の燃焼の左右逆転型 H2O(気) =H2(気)+1/2O2(気)-242kJ
これらを左辺は左辺、右辺は右辺で足してやれば(3)の式になるはずです。

問い2
 これも同じやり方です。
(4)           CH3OH(気)+3/2O2(気)=CO2(気)+2H2O(気)+673kJ
メタノールの蒸発      CH3OH(液)      =CH3OH(気)     -37kJ
水の蒸発の左右逆転型*2倍  2H2O(気)      =2H2O(液)      +88kJ
これらを足してやれば求める式になるはずです。
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この回答へのお礼

解説ありがとうございます。

お礼日時:2010/10/14 07:28

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Qヘスの法則(メタノールの生成熱)

ヘスの法則を利用した問題で、次のような問題があったんですが、解答を見てもよくわかりません。

「次の熱化学方程式を利用してメタノールの生成熱を出せ。
H2(気)+1/2O2(気)=H2O(液)+285kJ (1)
H2(気)+1/2O2(気)=H2O(気)+242kJ (2)
C(黒鉛)+O2(気)=CO2(気)+393kJ (3)
CH3OH(液)+3/2O2(気)=CO2(気)+2H2O(液)+726kJ(4)」

式を足したり引いたりしているようなんですが、仕組みがよくわかりません。なにかポイントってあるのでしょうか?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

補足拝見しました。
んー説明が難しいですかね?? 今回の説明では適当に未知数(わからない値)をQ、Rなどとしているので適当に読み替えちゃってください。

ちょっと例を出してもう少し説明します。
熱化学方程式というのは“僕流だと”二種類に分けることができると思います。
一つは(第一パターン式は)、
単体+単体+単体・・(いくつかの単体)→(ある物体)+Q KJ というものです。

ここで重要な事項があります。
それはどういうことかというと、上に書いた式の右辺(ある物体)=Q KJと勝手に解釈しても構わないということです。

要するに、先ほどの問題で言えば、(1)の式を見た瞬間に、頭の中で「H2O(液)と言ったら、285kJ !!」と勝手に思えばいいのです。同様にして2と3の式も同じように思い込みます(笑) まずはそのことを覚えてください。

先ほどの話に戻りますが、僕流の分別による熱化学方程式の種類のもう一つは(第二パターン式は)、
化合物+化合物+化合物・・・(いくつかの化合物)→(ある物体)+R KJ というものです。

この式はどのように使うかというと、さっきの“自分で思い込んだ式”を利用して、この、第二パターン式に代入し、わからない値を求めればいいのです。

先ほどの問題に戻りましょう。

1~3の式というのは「第一パターン式」に当たると考えられます。そして4の式が「第二パターン式」です。
ということは、1~3の式を全部4の式に代入していけばいいのです。

問題を解く上で重要なエッセンスとしてあげられる最後のものは、「右端の数値=(右辺)-(左辺)」というものです。

この問題において右端の数値というのは、4式にある、「726KJ」を表します。(この部分の数のことを勝手に右端の数値と呼ぶことにします)


ここでまとめて言うと、熱化学方程式というのは、4式のような第二パターン式に、第一パターン式を代入して解きます。どのように代入するかというと、「右端=右辺-左辺!」と(頭の中で)叫びながら代入すればいいのです。

もう一度本題に戻ります。一つずつ、それぞれ「右端」「右辺」「左辺」がそれぞれ具体的にいくつなのか考えてみましょう。
右端の値は見ての通り726KJなのがわかりますか?4の式を見てくれればわかるはずです。
右端の数は726です。

次に右辺です。右辺は1の式と3の式をじっくりみて「思い込んだ」はずですので、【393+2*(285)】を計算して963であると理解できるはずです。代入したわけです。(ここがわかりにくいかも。ここでの“右辺”は、右端の数字を無視した(右端の数字以外の右辺)をさします。)
右辺は963です。

左辺はメタノールの部分に数値を代入したいところ(何らかの数値を思い込みたいところ)ですが、無いので(これが設問)、Xとでも置きます。
左辺は Xです。

これで、「726KJ=963KJ - X KJ」という式が建てられるのがわかりますか??

よってコレを計算すれば、めでたくX=237KJとわかるわけです。

ちょっと同じような回答になってしまったかもしれません。うまく説明できてないかもしれないのでまた補足をつけてもらっても構いません。

補足拝見しました。
んー説明が難しいですかね?? 今回の説明では適当に未知数(わからない値)をQ、Rなどとしているので適当に読み替えちゃってください。

ちょっと例を出してもう少し説明します。
熱化学方程式というのは“僕流だと”二種類に分けることができると思います。
一つは(第一パターン式は)、
単体+単体+単体・・(いくつかの単体)→(ある物体)+Q KJ というものです。

ここで重要な事項があります。
それはどういうことかというと、上に書いた式の右辺(ある物体)=Q KJと勝手に...続きを読む

Q熱化学方程式、メタンについて

テスト勉強でわからないところがあるので教えてください。

熱化学方程式の問題なのですが、水素1molの燃焼熱が286kjであるのを方程式に直す問題で、答えではH2+1/2 O2=H2O+286kjと書いてあり理解できるのですが、メタン1molの燃焼熱が891kjであるのを方程式に直す問題の答えが、CH4+2O2=CO2+2H2O+891kjになってます。

なんで水素のときにはO2を2分の1にするのにメタンのときには2分の1にしないのですか?
答えが間違ってるんですかね・・・?
詳しく解説してくれると嬉しいです。教えてください。

Aベストアンサー

まずkj →kJ です。 ジュールは大文字で書いてください

答えは間違ってません

燃焼熱とはある物質1molが完全燃焼したときに発生する熱を意味します(問題文にも書いてありますが)

で、
水素1molを燃焼するのに必要な酸素は1/2molですし、発生する水は1molです
よって、
H2+1/2 O2=H2O+286kJ
となります

メタン1molを燃焼するのに必要な酸素は2molですし、発生する二酸化炭素は1mol、発生する水は2molになるので
CH4+2O2=CO2+2H2O+891kJ
となります

燃焼熱は目的の物質1molの場合の値なので、熱化学方程式において目的の物質の係数を必ず1にします

Q燃焼熱から生成熱を求めるとき

炭素・水素・メタンの燃焼熱から、メタンの生成熱を求めるとき、「メタンの生成熱=炭素の燃焼熱+水素の燃焼熱ーメタンの燃焼熱」で答えが導き出せるようなのですが、どうしてこのようにしてメタンの生成熱が求まるのかがわかりません。
炭素の燃焼熱=二酸化炭素の生成熱、水素の燃焼熱=水の生成熱だということは分かります。

これは、(反応熱)=(生成物の生成熱の和)-(反応物の生成熱の和)という式と何か関係があるのでしょうか。

また、基礎的なことなのですが、生成物はどういったもので、反応物はどういったものだという理解ができていません。簡単に言うと、生成物とは何で、反応物とは何なのでしょうか。

教えていただけると幸いです。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

>簡単に言うと、生成物とは何で、反応物とは何なのでしょうか。
読んで字のごとくです。そのままです。日本語の問題です。
生成物とは生成する物で、反応物とは反応する物です。
反応物が反応して、生成物が生成します。化学反応式では
 反応物 → 生成物
です。

>どうしてこのようにしてメタンの生成熱が求まるのかがわかりません。
ヘスの法則(総熱量保存の法則)は理解していますか?
反応熱の総量を考える場合、どんな道筋をたどろうと、最初と最後の物質で決まると言うものです。
この法則より、炭素や水素を燃やしてしまうときの反応熱(1)と、炭素と水素からメタンを一旦作る反応熱+メタンを燃やしてしまうときの反応熱(2)は等しくなるはずです。つまり、
Cの燃焼熱+H2の燃焼熱(2mol分)=メタンの生成熱+メタンの燃焼熱

なお、
>(反応熱)=(生成物の生成熱の和)-(反応物の生成熱の和)という式
を知っているのならできないはずがないと思います。
メタンの燃焼の熱化学方程式
 CH4 + 2 O2 = 2 CO2 + 2 H2O + Q
をそのままその式に当てはめればよいのです。
 反応熱Q=(CO2とH2Oの生成熱の総和)-(CH4とO2の生成熱の総和)
生成熱は、(最も安定な)単体から作るときの反応熱なのは当然理解していますよね。
ではO2の生成熱が0となることも自明ですよね。

>簡単に言うと、生成物とは何で、反応物とは何なのでしょうか。
読んで字のごとくです。そのままです。日本語の問題です。
生成物とは生成する物で、反応物とは反応する物です。
反応物が反応して、生成物が生成します。化学反応式では
 反応物 → 生成物
です。

>どうしてこのようにしてメタンの生成熱が求まるのかがわかりません。
ヘスの法則(総熱量保存の法則)は理解していますか?
反応熱の総量を考える場合、どんな道筋をたどろうと、最初と最後の物質で決まると言うものです。
この法則より、...続きを読む

Qメタンの完全燃焼の熱化学方程式について

メタンの完全燃焼の熱化学方程式についてについてわからずに困っております。何卒宜しくお願いします。
メタンの完全燃焼の熱化学方程式は次の通りである。
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次の説明で誤っているものはどれか。
ただし原子量はC=12,H=1,O=16とすし、H2Oは水蒸気と考える。
1)メタン1モルが完全燃焼するためには2モルの空気が必要である。
2)メタン1モルが完全燃焼するとその結果1モルの二酸化炭素が発生する。
3)空気中に酸素が20%存在するとすればメタン1モルの完全燃焼に対して空気は10モル必要である。
4)反応後の気体の体積は変化しない。
5)反応の前後の物質は総重量は不変である。

Aベストアンサー

(1)、(2)は反応式を見れば判りますね。(3)もまず酸素の必要量を考えてそれを5倍すればいいわけですが「空気10モル」っていうのかな?
 (5)は化学の基本です。(4)は圧力、温度次第です。

Q平均分子量

平均分子量についてイマイチわかりません。高校生レベルで教えてください。

Aベストアンサー

>以下の内容は.高等学校で教えているのでしょうか。
>モル凝固点降下.モル沸点上昇.(気体の)分圧.浸透圧
これは高校化学で教えています。

みなさんの言うとおり、分子量×割合(分圧)で計算します。
平均分子量は見かけの分子量をあらわすので、その名のとおり、平均値です。
空気の場合は、窒素(分子量28)が78%、酸素(分子量32)が22%とするとこのとおり。
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Q二酸化硫黄と硫化水素の酸化還元反応式

タイトルのとおりなのですが、二酸化硫黄と硫化水素の酸化還元反応式が
どういうふうになるのかおしえてほしいのです。
硫化水素 H2S→2H+ + S + 2e-
二酸化硫黄 SO2 + 4H+ + 4e- → S + 2H2O
ということまではたぶんあっているとおもうのですが・・・
このあとどうやっていけば酸化還元反応式ができあがるのかが。。。
教えて下さい

Aベストアンサー

そこまでわかっているのなら、後は
e-が消えるように2つの式を足し合わせるだけです。
最初の式を2倍して、2番目の式と足せば、
2H2S + SO2 + 4H+ + 4e- → 4H+ + 2S + 4e- + S + 2H2O
両辺から同じものを消して
2H2S + SO2 → 3S + 2H2O
となります。

Q積分で1/x^2 はどうなるのでしょうか?

Sは積分の前につけるものです
S dx =x
S x dx=1/2x^2
S 1/x dx=loglxl
まではわかったのですが
S 1/x^2 dx
は一体どうなるのでしょうか??

Aベストアンサー

まず、全部 積分定数Cが抜けています。また、積分の前につけるものは “インテグラル”と呼び、そう書いて変換すれば出ます ∫

積分の定義というか微分の定義というかに戻って欲しいんですが
∫f(x)dx=F(x)の時、
(d/dx)F(x)=f(x)です。

また、微分で
(d/dx)x^a=a*x^(a-1)になります …高校数学の数3で習うかと
よって、
∫x^(a-1)dx=(1/a)*x^a+C
→∫x^adx={1/(a+1)}*x^(a+1)+C
となります。

つまり、
∫1/x^2 dx=∫x^(-2)dx
={1/(-2+1)}*x^(-2+1)+C
=-x^(-1)+C
=-1/x+C

です。

Q熱化学方程式からエタンC2H6の生成熱を求めよ。

熱化学方程式からエタンC2H6の生成熱を求めよ。
C2H6(気)+7/2O2(気)=2CO2(気)+3H2O(液)+1560KJ・・(1)

C(黒鉛)+O2(気)=CO2(気)+393.5KJ・・(2)

H2(気)+1/2O2(気)=H2O(液)+285.8KJ・・(3)

を教えてください!!!
Oはゼロじゃないです!!!

お願いします!!

Aベストアンサー

2C(黒鉛)+3H2(気)=C2H6(気)+Q
という形の熱化学方程式ができればいいわけです。従って(2)の2倍と(3)の3倍を加え、そこから(1)を引くといいので、
2C(黒鉛)+2O2(気)=2CO2(気)+393.5KJ*2
3H2(気)+3/2O2(気)=3H2O(液)+285.8KJ*3
2CO2(気)+3H2O(液)=C2H6(気)+7/2O2(気)-1560KJ
辺々加えるとO2とH2OとCO2が消えて
2C(黒鉛)+3H2(気)=C2H6(気)+84.4KJ
となります。

Q一酸化炭素COが完全燃焼して

一酸化炭素COが完全燃焼して
二酸化炭素CO2ができるとき
一酸化炭素1molあたり283KJの熱が発生する

化学反応式を教えて下さい


一酸化炭素1molあたりの熱量なので
一酸化炭素の係数を1にするために
両辺に二分の1をかける
(式の形でおかずに計算すること)

全然分かりません(;_;)
教えて下さいっ(´\ω\`)

Aベストアンサー

>化学反応式を教えて下さい

 正確には「熱化学方程式」ですね。

 化学反応式は

 2CO + O2 → 2CO2

となりますが、熱化学方程式では注目する物質 1mol あたりで考えるので、注目する物質の係数が 1 になるようにします。今回の場合は、一酸化炭素に注目しているので、CO の係数が 1 になるようにすべての項目に 1/2 をかけ、次のようになります。

 CO + (1/2)O2 = CO2 + 283kJ

 この式の意味は、「一酸化炭素 1mol が酸素(1/2)mol と反応して、二酸化炭素が 1mol生じ、熱が 283kJ 発生する」ということです。


--------------------

#1さんの

>酸素原子1つでは、存在する事は出来ません。
>ですの化学反応式ので両辺に1/2をかける事自体
>ナンセンスです

ですが、熱化学方程式の係数は分子の個数ではなく、反応する物質の物質量ですから 1/2 をかけるのに何の問題もありません。「酸素分子 1/2個」はナンセンスでも「酸素 1/2mol」にはちゃんと意味があります。

http://www2.yamamura.ac.jp/chemistry/chapter3/lecture1/lect3011.html

>化学反応式を教えて下さい

 正確には「熱化学方程式」ですね。

 化学反応式は

 2CO + O2 → 2CO2

となりますが、熱化学方程式では注目する物質 1mol あたりで考えるので、注目する物質の係数が 1 になるようにします。今回の場合は、一酸化炭素に注目しているので、CO の係数が 1 になるようにすべての項目に 1/2 をかけ、次のようになります。

 CO + (1/2)O2 = CO2 + 283kJ

 この式の意味は、「一酸化炭素 1mol が酸素(1/2)mol と反応して、二酸化炭素が 1mol生じ、熱が ...続きを読む

Q結合エネルギーの計算方法について

結合エネルギーの計算の過程で、
例えばNH₃の結合エネルギーの計算をしようとしたらN-Hが3つあるから~~って言うのを知っていないといけませんよね?

現在自分は高校二年生なのですが学校の化学で詳しく、

     ○
   / | \
  ○ ○ ○
↑みたいのをやっていないのでよくわかりません。
やっぱりあらかじめ知っていないと結合エネルギーの計算は解けないものなのでしょうか?

Aベストアンサー

分子全体での結合エネルギー(の総和)を考えようとしているのでしょうか?
そうだとしたら、質問者さんが考えるように、分子内での結合の様子が完全にわかっていないと、分子の結合エネルギーを調べることはできません。

構造式(貼付図参照)を学習しましたか?分子内における構成原子同士の結合の様子は、構造式を見るとわかります。
構造式には、
◎分子内の、どの原子が、どの原子と結合しているか。
 原子間を結んでいる線(価標と呼ばれています)で、結合し合っている原子を表していま
 す。
◎その結合はどのような結合か。
 価標が1本で表される"単結合"、価標が2本になっている"二重結合"、価標が3本になっ
 ている"三重結合"などの種類も示されています。

上記のような情報が描かれています。
なお、結合し合っている原子がどれとどれかなどの情報は正しく示されていますが、原子同士が互いにどんな方向にあるかは、不正確です(立体を平面で表すなど、無理して描いているところがあるからです)。

結合エネルギーの値は、実験などをから調べられています。
N-H の結合エネルギーは、約386kJ ですが、これは、1モルの N-H 結合 を切ってN,Hが自由になるために必要なエネルギーです。
そのほかにも、H-C 結合では約411kJ、C=O 結合では799kJ になっています。

(面倒なことには、同じ結合でも、どんな分子内での結合かで、数値は若干違っているようです。)

貼付図のアンモニア分子では、N-H (窒素と水素とが単結合している)結合が3カ所見られます。
1モルの アンモニア分子を壊して、構成原子にバラバラにするには
386×3=1158kJ
が必要ということになります。

ホルムアルデヒドを分解するには、
411×2+799=1621kJ
を要することがわかります。

なお、逆に、1モルのC,2モルのH,1モルのOを集めてきて、適切に結合させてホルムアルデヒドを合成できたとすると、その全過程で放出される熱量は、1621kJとなる、と考えることもできます。

分子全体での結合エネルギー(の総和)を考えようとしているのでしょうか?
そうだとしたら、質問者さんが考えるように、分子内での結合の様子が完全にわかっていないと、分子の結合エネルギーを調べることはできません。

構造式(貼付図参照)を学習しましたか?分子内における構成原子同士の結合の様子は、構造式を見るとわかります。
構造式には、
◎分子内の、どの原子が、どの原子と結合しているか。
 原子間を結んでいる線(価標と呼ばれています)で、結合し合っている原子を表していま
 す。
◎その結合...続きを読む


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