熱化学方程式について

熱化学方程式
左辺は反応物、右辺は生成物を表す。
なぜか、エネルギーが低い物質名=エネルギーが高い物質名-エネルギー(kJ)というややこしい方程式になっている(エネルギーのあるやつからはエネルギーを奪わないとどうにもならない、みたいな式)。
あまりにややこしい場合は、エネルギーの値を移項して、エネルギーの低い物質+エネルギー=エネルギーが高い物質に式を変形すると、どちらの物質のエネルギーが高いかすっきりする。

発熱反応
反応するのに熱が余分
反応物=生成物+熱エネルギー

吸熱反応
反応するのに熱が必要
反応物=生成物-熱エネルギー

反応熱
反応によって発生したり、吸収されたりする熱エネルギーのこと。
以下の4つが取り沙汰される。

①燃焼熱
物質が酸素と反応する際に、二酸化炭素と水と一緒に発生する熱のこと。
燃焼物質1molを基準にする。

②生成熱
ある化合物が各単体から生成される際に、やりとりされる熱のこと。
生成化合物1molを基準にする。

③溶解熱
ある物質が多量の溶媒(水だったらアクアのaqと表示)に溶ける際に、やりとりされる熱のこと。溶質1molを基準にする。

④中和熱
中和反応の際に、水と一緒に発生する熱のこと。
水1molを基準にする。

ヘスの法則
一言で言うと、化学版熱力学第一法則(エネルギー保存の法則)。
反応によって最終的に生じる熱は、反応の途中経路にかかわらず常に一定というもの。
これを踏まえると、それぞれの熱化学方程式は連立方程式のようにまとめて計算することができる。

例えば
①H₂ + 1/2O₂ = H₂O + 286kJ
②C + O₂ = CO₂ + 394kJ
③C₂H₂ + 5/2O₂ = 2CO₂ + H₂O + 1309kJ

という3つの熱化学方程式から、アセチレン(C₂H₂)の生成熱を求める場合・・・

④2C + H₂ = C₂H₂ + ?kJ

なので、①~③の方程式を上手く変形させて、上の④式の物質をエネルギー以外すべて消す。
①の両辺を入れ替え
②の式を×2してから、両辺を入れ替え
③はそのままで
④の式にすべて足すと・・・

  2C  +  H₂ = C₂H₂ + ?kJ
+(H₂O + 286kJ  = H₂ + 1/2O₂)
+(2CO₂ + 788kJ = 2C + 2O₂)
+(C₂H₂ + 5/2O₂ = 2CO₂ + H₂O + 1309kJ)


このとき両辺に等しくある物質はすべて相殺されるため・・・

286kJ + 788kJ = ?kJ + 1309kJ

と、熱だけの多項式になるので、この一次方程式を解いて・・・

?kJ=-235kJとなる。

つまりアセチレンの生成は吸熱反応であり、235kJの熱が必要である。
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