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溶けた時に発熱する原因

水酸化ナトリウムが水に溶けた時に発熱しますよね、原因は潮解性や水和熱やらがあると思うんですけど実際は何がどうなって発熱してるのか、詳しくお願いします

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A 回答 (1件)

どうなっているかは私も答えられないので、求められている答えと違うかもしれませんが



潮解や水和というのは水に溶かして水溶液に近くなっている状態とすると

(水酸化ナトリウム+水)と(水酸化ナトリウム水溶液)では持ってるエネルギー量の総量が違うためです。

熱力学第一法則(エネルギー保存則)とかヘスの法則と言われているもので
エネルギーの総量は化学反応が起ころうと不変であるという理論です。

化学反応式は物質の状態を表しているだけで、反応のすべてを表してません。
化学反応式 NaOH + H2O→NaOH(水溶液)ですが

ここにそれぞれの部分の持っているエネルギー量を
NaOH = 10、H2O = 5とすると(数値は適当です)
水に溶かした状態は15ではなく NaOH(水溶液) =13 となる場合
残ったエネルギー量=2の分が エネルギーとして出てくるから発熱します。

ちなみにエネルギーであればなんでも良いので熱だけではなく、
光やX線とかのエネルギーになる場合もあります。
今回とは関係ないけど、NaOH(水溶液) =15以上だった場合、エネルギーが足りないので吸熱反応で冷えることになります。

質問の答えをなげやりに答えると
水酸化ナトリウムが潮解や水和で水が付いた方が化学的に安定なので
安定化する時に邪魔な熱エネルギーを放出したから発熱する
という答えでも間違いではない気がする。
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます!

お礼日時:2017/01/22 18:43

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常識の範囲内で理屈を述べるなら、NaOHが溶けきった時(あるいは直後)に最高温度になるはずです。

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このことから、水酸化ナトリウムの水に対する溶解熱を求めよ。



[私の途中までの考え]

前半の熱量の式は

H2SO4+2NaOH+aq=Na2SO4aq+2H2O+112kJ


後半の式は

H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O+201kJ


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よって、後半の方が89kJ多く、これが溶解熱2mol分になります。

ちなみに、
前半の式は
H2so4aq + 2NaOHaq = Na2So4aq + 2H2O + 112kJ
後半の式は
H2so4aq + 2NaOH(固) = Na2So4aq + 2H2O + 201kJ
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NaO(固) + aq = NaOHaq + Q
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計算自体は良いかと思います。

ということで気付いたことを2つほど。

・解答の記述方法にも気を配りましょう

記述式の解答を書く場合、読んでもらう人がいるということを忘れないで下さい。
たとえばはじめの方で書いていなかった水溶液の体積(1L)もそうですが、
質問者様にとっては記述の必要のないくらい当たり前のこと
と思っても、読んでいる人からすると飛躍している印象があるところがあります。
また、読んでもらうような代物でないとしても、あまりにも省略すると
自分で記述していて自分で勘違いすることもあります。

例えば、
> 水酸化ナトリウムは40g/molなので、4gだと0.1mol。  …1
> mol濃度は0.1/1で0.1。 …2
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2行目で計算しているのは何のモル濃度でしょうか?また単位は何ですか?
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でもそこまでの桁数で表記しなければならないものなのでしょうか。
逆に、pH=13.69897と書いていますが、最後の桁の数字まで信憑性のある
数字なのでしょうか?時間があれば、そのあたりも考えてはいかがでしょうか。

計算自体は良いかと思います。

ということで気付いたことを2つほど。

・解答の記述方法にも気を配りましょう

記述式の解答を書く場合、読んでもらう人がいるということを忘れないで下さい。
たとえばはじめの方で書いていなかった水溶液の体積(1L)もそうですが、
質問者様にとっては記述の必要のないくらい当たり前のこと
と思っても、読んでいる人からすると飛躍している印象があるところがあります。
また、読んでもらうような代物でないとしても、あまりにも省略すると
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【塩酸の場合】
 35~37%の中取って36%とします。すると,36%→10%ですから 3.6 倍の希釈です。つまり,塩酸(濃塩酸ですね)10 ml を水に加えて 36 ml にすればできます。

 が,実際は,水 26 ml と塩酸 10 ml を混ぜれば良いでしょう。10%塩酸や硫酸との事ですから,そんなに厳密なものではないと思いますので,多少10%からずれても使用目的には合うと思います。

【硫酸の場合】
 これも同じですね。98%→10%ですから 9.8 倍の希釈で,濃硫酸 10 ml と水 88 ml を混ぜればできます。

【簡単な計算方法】
 今のような場合,簡単な計算方法があります。

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 (高濃度) \    /
        目的c%
       /    \
  試薬 b%      (aーc) ml
 (低濃度,今は水で0%)

 この様に計算して,試薬a(今の場合,濃塩酸や濃硫酸)(c-b) ml と試薬b(今の場合,水)(a-c) ml を混ぜれば,大体目的のc%になります。もちろん,正確にc%にはなりませんので,目的に応じて使い分けて下さい。

【注意点】
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 ですので,混ぜる場合は氷水などで容器を冷やした状態で行なって下さい。具体的には次の様にされると良いでしょう。

1)容器に使用量の半分ほどの水を入れておき,これを氷水で冷却します。

2)冷却したまま,濃塩酸(濃硫酸)を少量ずつ加えます。加える度に容器を揺すって,シッカリ混ぜ合わせます。

3)濃塩酸(濃硫酸)を加え終わったら,残りの水を加えて均一にします。

【塩酸の場合】
 35~37%の中取って36%とします。すると,36%→10%ですから 3.6 倍の希釈です。つまり,塩酸(濃塩酸ですね)10 ml を水に加えて 36 ml にすればできます。

 が,実際は,水 26 ml と塩酸 10 ml を混ぜれば良いでしょう。10%塩酸や硫酸との事ですから,そんなに厳密なものではないと思いますので,多少10%からずれても使用目的には合うと思います。

【硫酸の場合】
 これも同じですね。98%→10%ですから 9.8 倍の希釈で,濃硫酸 10 ml と水 88 ml を混ぜればできます。

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