理論化学

ヘスの法則について

投稿日:10月 6, 2020 更新日:

今回は熱化学の続き「ヘスの法則」を中心に解説するにゃ。計算問題を問われることが多いから注意が必要なにゃ。

・ヘスの法則とは?

反応熱は化学反応の途中の経路に依存せず、最初と最後の状態だけで決まります。要するに全体の熱量は同じということです。この法則を発見者にちなんでヘスの法則とよばれおり、直接測定が困難な反応熱の決定に用いられます。

ヘスの法則は総質量保存の法則ともいうにゃ。

・演習問題

問題1 過酸化水素の分解反応(式1)にかんする以下の問に答えよ。

H2O2(液)→H2O(液)+1/2O2(気) (式1)

式1の反応熱を求めよ。またこの反応は発熱反応かそれとも吸熱反応かを書け。ただしH2O(気)およびH2O2(液)の生成熱はそれぞれ242kJ/mol,188kJ/molとする。またH2Oの蒸発熱は44kJ/molとする。(大阪大学)

まず与えられている生成熱と蒸発熱の化学式を考えることが大事だにゃ。

解答 H2O(気)の生成熱が242kJ/molであることから

H2(気)+ 1/2O2(気)=H2O(気)+242kJ/mol (A)

H2O2(液)の生成熱が188kJ/molなので

H2(気)+ O2(気)=H2O2(液)+188kJ/mol (B)

H2Oの蒸発熱は44kJ/molなので

H2O(液)=H2O(気)ー 44kJ/mol (C)

求める熱化学方程式は

H2O2(液)→H2O(液)+1/2O2(気) (式1)

なので式1に含まれていないH2(気)やH2O(気)を消去していく必要がある。まずH2(気)を消去するために(A)ー(B)より

-1/2O2(気)=H2O(気)ーH2O2(液)+(242-188)kJ

H2O2(液)=H2O(気)+1/2O2(気)+54kJ (D)

次にH2O(気)を消去するので(C)ー(D)

H2O(液)ーH2O2(液)=-1/2O2(気)+(-44ー54)kJ

H2O2(液)=H2O(液)+1/2O2(気)+98kJと求められた。

この反応は発熱反応である。

問題2 気体の水分子中のO-H結合エネルギー[kJ/mol]を求めよ。ただし、H-H、O=Oの結合エネルギーはそれぞれ436kJ/mol,498kJ/mol,またH2O(液)の生成熱は286kJ/mol,蒸発熱は44kJ/molである。

H2O分子はO-H結合を2本もっていることがポイントだにゃ!

解答 求めるO-H結合エネルギーをW[kJ/mol]として熱化学方程式を書くと、

H2O(気)=2H(気)+O(気)ー2W[kJ] ① *2Wになっているのは上の小豆が述べているとおり

問題分に「H-H、O=Oの結合エネルギーはそれぞれ436kJ/mol,498kJ/mol,またH2O(液)の生成熱は286kJ/mol,蒸発熱は44kJ/molである。」とあるのでそれぞれ熱化学方程式を書いていく。

H(気)=2H(気)ー436kJ ②

O2(気)=2O(気)ー498kJ ③

H(気)+1/2O2(気)=H2O(液)+286kJ  ④

H2O(液)=H2O(液)ー44kJ  ⑤

H2O(気)=2H(気)+O(気)ー2W[kJ]の式をもとめるには余計なものを消していくひつようがある。消すには②×1+③×1/2+④×(-1)+⑤×(-1)

→ー2W=(ー436)+(ー498)×1/2+(ー286)+44

→W=463.5≑464kJ/mol

-理論化学

執筆者:


comment

メールアドレスが公開されることはありません。 * が付いている欄は必須項目です

CAPTCHA


関連記事

希薄溶液の性質

今回は蒸気圧降下、沸点上昇、凝固点降下、浸透圧について解説していくにゃ。 目次蒸気圧降下とは?沸点上昇とは?凝固点降下とは?浸透とは?まとめ演習問題 ・蒸気圧降下とは? 溶媒にグルコースやスクロース、 …

気体・液体間の状態変化について

目次気体の圧力とは?蒸気圧と気液平衡とは?沸騰とは?状態図とは?まとめ演習問題 今回は気体の圧力、気液平衡、蒸気圧、沸騰、状態図について解説するにゃ。 ・気体の圧力とは? 熱運動している気体はあらゆる …

溶解度積

目次溶解度積とは? ・溶解度積とは? 塩化銀を水にいれる大部分は沈殿しますが一部は溶解して飽和溶液ができす。この飽和溶液中では以下の溶解平衡が成立している。 AgCl(固) ⇄ Ag++Cl&#821 …

理想気体、実在気体について

目次理想気体、実在気体とは?両者の違いとは?実在気体を理想気体に近づける条件とは?まとめ演習問題 PV=nRTの式は理想気体の状態方程式だにゃ。今回は理想気体と実在気体の違いを中心に解説していくにゃ。 …

no image

溶解度(飽和溶液・再結晶)計算問題

今回は飽和溶液と再結晶に関する計算問題を解説していくにゃ。ちなみに少し復習すると飽和溶液が溶解度まで溶質をとかした溶液のことで再結晶が溶解度の温度の違いなどを利用して、固体物質を精製することだにゃ。問 …

管理人について


怠け者からの脱却

こんにちは!このブログを運営する者です。現在某国立地方大学大学院修士2年生です。工学研究科に属していて主に化学を中心に学んでいます。このサイトでは化学と関わりのある内容を投稿していきます。

所持資格↓

危険物取扱免状(甲種)、公害防止管理者水質第一種