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熱化学 1
熱化学演習
その 1
1
次の熱化学方程式を用いてメタン CH4 の燃焼熱(kJ/mol)を求めよ。
C(黒)＋O2 = CO2＋390kJ
H2＋
1
O2
2
(1)
= H2O(液)＋290kJ
(2)
C(黒)＋2H2 = CH4＋74kJ
(3)
2
CO＋2H2 = CH3OH(気)＋QkJ の反応熱を以下の式より求めよ。メタノールの蒸発熱を 40kJ/mol とする。
①
CO＋
1
O2 =
2
CO2＋280kJ ② H2＋
1
O2
2
③ CH3OH(液)＋
= H2O＋286kJ
3
O2
2
3
次の熱化学方程式を用いて，次の反応熱を求めよ。
1 メタノール CH3OH の燃焼熱(kJ/mol)
2 エチレン C2H4 の燃焼熱(kJ/mol)
C(黒鉛)十 O2＝CO2＋390 kJ
1
O2＝H2O(液)＋290 kJ
2
･････②
2C(黒鉛)＋2H2＝C2H4－53kJ
･････③
H2＋
1
O2＝CH3OH＋240kJ
2
C＋2H2＋
4
･････①
･････④
次の熱化学方程式を参考にして，下の記述 a～c の空欄を埋めよ。
3C(黒鉛)＋4H2 ＝
H2O(液) ＝
H2＋
1
O2
2
C3H8(気)＋106kJ
H2O(気)－44kJ
＝
H2O(液)＋286kJ
C(黒鉛)＋O2 ＝ CO2＋394kJ
CO＋
1
O2
2
＝
CO2＋283kJ
a プロパン C3H8 が完全燃焼して H2O(液)が生成する時の燃焼熱は
b 水蒸気の生成熱は
c
b
一酸化炭素の生成熱は
kJ/mol である。
c
kJ/mol である。
1
a
kJ/mol である。
= CO2＋2H2O＋730kJ
熱化学 2
熱化学演習
その 2
1
1
HCl(気)の生成熱を以下の結合エネルギーを用いて求めよ。
H－Cl
430kJ/mol、H－H 435kJ/mol、Cl－Cl
240kJ/mol
2 アンモニアの生成熱を以下の結合エネルギーを用いて求めよ。
N≡N 950kJ/mol，H－H 435kJ/mol，N－H 385kJ/mol
2
右表は，共有結合の結合エネルギーを示したものである。この表の値を
用いて，次の問いに答えよ。答えは，整数値で示せ。
1 気体状態の水の生成熱は何 kJ/mol か。
2 塩化水素の生成熱は何 kJ/mol か。
3 メタンの燃焼熱は何 kJ/mol か。ただし，生成する H2O は気体とする。
結合の種類
結合エネルギー[kJ/mol]
H－H
436
Cl－Cl
243
O＝O
494
H－Cl
432
C－H
413
O－H
463
C＝O
678
3
水素が完全燃焼して水(液体)１mol が生成するときに発生する熱量は何 kJ か。整数で答えよ。
H－H の結合エネルギー 436kJ/mol
O＝O の結合エネルギー 494kJ/mol
O－H の結合エネルギー 463kJ/mol
水の蒸発熱
44kJ/mol
4
H
次の熱化学方程式の Q を求めよ。
C2H4＋H2 ＝
H
C
C H
H H
H C C H
H H
C2H6＋Q kJ
エチレンの構造式
ただし、結合エネルギー（kJ/mol）は次のとおり。
C－C 350、C＝C 600、C－H 400、
H
H－H 430
2
エタンの構造式
熱化学 3
熱化学演習
その 3
1
次の文章を読み，下の問に答えなさい。ただし，燃焼によって生成する水はすべて液体の状態とする。
化学反応にともなって，放出あるいは吸収される熱量を反応熱という。(a)物質が変化する際の反応熱は，反応の経路や
方法によらず，反応のはじめの状態と終わりの状態によってのみ決まる。この法則を利用すると，実際には測定が困難な
反応熱を計算によって求めることができる。
例えば，1mol のメタンを完全燃焼させると，891kJ の熱を発生し，その熱化学方程式は，式(1)のようになる。
CH4(気) ＋ [
① ] ＝ CO2(気) ＋ [ ② ] ＋ 891kJ······························································· (1)
また，1mol の一酸化炭素を完全燃焼させると，283kJ の熱を発生し，その熱化学方程式は，式(2)のようになる。
CO(気) ＋ [ ③ ] ＝ [
④ ] ＋ 283kJ ··················································································· (2)
これら二つの熱化学方程式を利用すると，(b)メタンが燃焼して一酸化炭素と水のみが生成する場合の反応熱を求めるこ
とができる。
1 空欄[ ① ]～[
④ ]をおぎなって，熱化学方程式(1)および(2)を完成させなさい。
2 0.80g のメタンを完全燃焼させたときに発生する熱量を，小数第 1 位を四捨五入して答えなさい。
3 下線部(a)の法則を何というか答えなさい。
4 下線部(b)の反応の熱化学方程式を書きなさい。
5 下線部(b)の反応で発生する熱量を，実際に測定した結果から求めることが困難な理由を答えなさい。
2
一酸化炭素と水素を触媒の存在下で反応させると，メタノールを合成できる。この反応は可逆反応であり，熱化学方程
式は(1)式で表される。
CO(気体) ＋ 2H2(気体) ＝ CH3OH(気体) ＋ 94kJ
(1)
また，一酸化炭素は，水蒸気と反応して二酸化炭素と水素を生じる。この反応も可逆反応であり，熱化学方程式は(2)
式で表される。
CO(気体) ＋ H2O(気体) ＝ CO2(気体) ＋ H2(気体) ＋ 41kJ
(2)
CO(気体)の生成熱は 111kJ/mol，メタノールの蒸発熱は 35kJ/mol である。メタノール(液体)の生成熱を求めよ。また，そ
の計算の過程も示せ。
3
熱化学 4
熱化学演習
その 4
1
CH4（気）＋2O2（気）＝CO2（気）＋2H2O（気）＋802kJ…（1）
CH4（気）＋H2O（気）＝3H2（気）＋CO（気）－205kJ ‥･（2）
CH3OH（気）＋3/2 O2（気）＝CO2（気）＋2H2O（気）＋673kJ…（3）
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。
1 メタンの生成熱は何 kJ/mol か。整数値で答えよ。
2 メタノールは次式の反応より合成することができる。この反応熱 Q(kJ/mol)を整数値で答えよ。
CO（気）＋2H2（気）＝CH3OH（気）＋QkJ
3 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。
2
次の反応のエネルギー図を利用して，後の設問に答えよ。
(1) 反応熱は，反応の経路によらず，反応のはじめの状態と終わりの状態で決まる。この法則名を記せ。
(2) メタンの生成熱を求めよ。
(3) 炭素(黒鉛)の燃焼熱を求めよ。
(4) 水素分子中の水素原子間の結合エネルギーは 432kJ/mol である。また，炭素(黒鉛)の昇華熱は 715kJ/mol である。メ
タン分子中の炭素原子と水素原子の結合エネルギーを求めよ。答は小数第 1 位を四捨五入して整数で記せ。
4
熱化学 5
熱化学演習
その 5
1
水素，黒鉛，ダイヤモンド，アセチレンの燃焼熱はそれぞれ，286，394，396，1300kJ/mol である。このとき，黒
鉛からダイヤモンドをつくるときの反応熱は，( ア
レンの生成熱は，( イ
)kJ/mol である。また，炭素の単体を黒鉛としてもとめたアセチ
)kJ/mol である。
2
ヨウ化水素 HI の生成の熱化学方程式は次式で記される。
H2(気)＋I2(固) =2HI(気体)－53kJ
また、水素およびヨウ素における H－H、I－I 結合の結合エネルギーは，それぞれ 432kJ/mol、151kJ/mol である。
I2(固)の昇華熱は 62kJ/mol である。これらの値から次の問に答えよ。数値は四捨五入により，整数で記すものとする。
1 ヨウ化水素における H－I 結合の結合エネルギーは何 kJ/mol か。
2 水素と臭素から臭化水素が生成するときの熱化学方程式は次のように表わされる。
H2（気）＋Br2（液）＝2HBr（気）＋73kJ
Br－Br 結合および H－Br 結合の結合エネルギーをそれぞれ 192kJ/mol および 366kJ/mol とすると，臭素の蒸発熱は何
kJ/mol か。
3
水素，黒鉛，メタンの燃焼熱はそれぞれ 286 kJ/mol，394 kJ/mol，891 kJ/mol である。また，黒鉛の昇華熱は 721 kJ/mol，
H－H の結合エネルギーは 432kJ/mol である。燃焼で生成する水はすべて液体として，次の問に整数で答えよ。
1 メタンの生成熱を求めよ。
2 メタンの C－H の結合エネルギーを求めよ。
5
熱化学 6
熱化学演習
その 5
1
アセチレンに水素付加させるときに水素の量が少ないと以下の 2 つの反応が起こる。
C2H2＋2H2 →
C2H2＋H2 →
C2H6
C2H4
(1)
(2)
標準状態で 3.36L のアセチレンを密閉容器中に入れ、水素を加えてアセチレンに付加反応させたところ、アセチレンと水
素はすべてなくなり、容器にはエチレンとエタンのみが生じ 42kJ の発熱がおこった。
問
上の反応(1)、(2)の反応熱がそれぞれ 320kJ/mol、170kJ/mol とすると、反応後の容器中に存在するエタンとエチレンの体
積比はいくらになるか。エタン：エチレンを整数比で記せ。
2
[95 東工大]
標準状態で 22.4L の水素とメタンからなる混合ガスを完全に燃焼させたところ、水 21.6g が生成した。この燃焼で発生し
た熱量は何 kJ か。小数点第 1 位を四捨五入して解答せよ。ただし、燃焼で生成する水はすべて液体になるものとし、各
物質の生成熱(kJ/mol)はそれぞれメタン 76、二酸化炭素 395、水(液体)286 とする。
6
熱化学 7
熱化学演習その 7
1
一酸化炭素とメタンからなる混合気体が標準状態で 44.8L ある。この混合気体に関して次の問に答えよ。
水、一酸化炭素、二酸化炭素およびメタンの生成熱は、それぞれ 286kJ/mol、111kJ/mol、394kJ/mol、75kJ/mol である。
1 混合気体を完全燃焼させたところ、得られた二酸化炭素と水の物質量比(
二酸化炭素
)は 2.00 であった。混合気体中
水
の一酸化炭素とメタンの物質量(mol)をそれぞれ求めよ。
2 混合気体を完全燃焼したときに発生する熱量は何 kJ か。
[06 センター]
2
水素とアセチレンを混合した気体(物質量の合計が 1.0mol)を完全燃焼させたところ，水(液体)と二酸化炭素が生成し，
800kJ の熱が生じた。この実験に関する次の問い(ａ・ｂ)に答えよ。ただし，水素およびアセチレンの燃焼熱をそれぞれ
300kJ/mol および 1300kJ/mol とする。
ａ
燃焼前の混合気体中のアセチレンの物質量[mol]として最も適当な数値を，次の①～⑤のうちから一つ選べ。
①
0.2
② 0.4
③
0.5
④
0.6
⑤
0.8
ｂ
生じた水の質量[g]として最も適当な数値を，次の①～⑤のうちから一つ選べ。
①
9.0
② 18
③
27
④
36
⑤
45
7
熱化学 8
熱化学演習その 8
1
メタンとエタンの混合気体を標準状態で 22.40L とり完全燃焼させた。その時 3.200mol の酸素が消費され，1427kJ の
熱が発生した。メタンの燃焼熱を 891.0kJ/mol として，以下の(1)，(2)に答えよ。ただし生成する水は液体として考えよ。
(1) 元の混合気体中のメタンとエタンの物質量比を求めよ。
(2) エタンの燃焼熱を求め，有効数字 4 桁で答えよ。
2
水素とプロパンの混合気体を完全燃焼させたところ、標準状態で 6.72L の二酸化炭素が生成し、312kJ の熱が生じた。こ
の実験に関する次の問(a・b)に答えよ。ただし、水素およびプロパンの燃焼熱をそれぞれ 300kJ/mol および 2220kJ/mol
とする。
a 混合気体中のプロパンの物質量[mol]として最も適当な数値を、次の①～⑤のうちから一つ選べ。
①
0.10 ② 0.20 ③ 0.30
④
0.40 ⑤
0.50
b この反応で生じた水の質量[g]として最も適当な数値を、次の①～⑤のうちから一つ選べ。
①
5.4g ② 7.2g ③
9.0g ④
10.8g ⑤
12.6g
8
熱化学 9
熱化学演習その 9
1
次の熱化学方程式を参考にして問に答えよ。
NaOH(固)＋aq ＝
NaOH aq＋44.5kJ
（1）
HCl aq＋NaOH aq ＝ NaCl aq＋H2O(液)＋56.5kJ （2）
1 （1）
、（2）の熱化学方程式中の熱量はそれぞれ何と呼ばれるか。
2 NaOH(固) 2.0ｇを 0.1mol/L の塩酸 500mL に溶解したときの反応熱を求めよ。
2
次の実験操作を連続して行った。これに関して下の各問いに答えよ。
ただし、原子量は H＝1.0、O＝16、Na＝23 とし、溶液の比熱はすべて 4.2J/（℃・g）
、また，溶液の密度はすべて 1.0g/cm3
とする。有効数字 2 桁。
〔操作 1〕
3.2g の水酸化ナトリウムを純水 46.8g に溶解すると，時間と温度の変化は次のようなグラフになった。
41.0
37.2
36.4
温度（℃）
20.0
時間
NaOHを水と
混合した瞬間
1 NaOH の溶解熱は何 kJ/mol か。
〔操作 2〕実験操作 1 で調製した水酸化ナトリウム水溶液に，1.0mol/L の塩酸 100mL を混合したところ，4.5 kJ の熱が
発生した。
2 塩酸と水酸化ナトリウムの中和反応における中和熱は何 kJ/mol になるか。
3 4.0g の水酸化ナトリウムを 1.0mol/L の塩酸 100mL に溶解させると，発生する熱量は何 kJ になると予想されるか。
9
熱化学 10
熱化学演習その 10
化学反応式は反応物と生成物の量的な関係を示している。これに，反応熱を書き加え，物質のもつエネルギー的関係を
表したものを (1) という。反応熱は反応の種類によって特別な名称で呼ばれることがある。たとえば，物質 1mol が完全
燃焼する時に発生する反応熱を (2) という。また，酸と塩基との反応で 1mol の水が生成するときの反応熱を (3) とい
う。一般に，希薄な強酸と希薄な強塩基の反応の反応熱は酸・塩基の種類によらずほぼ一定で，式(a)のように書くことが
できる。
H＋aq ＋ OH－aq ＝ H2O ＋ 56.5kJ··································································· (a)
物質 1mol を多量の液体にとかした時に出入りする熱量を (4) といい，化学反応によって発生する熱ではないが，広い
意味では反応熱といえる。この反応熱には発熱の場合も吸熱の場合もある。
HCl(g) ＋ aq ＝ HCl aq ＋
(5)
kJ ································································ (b)
NaOH(s) ＋ aq ＝ NaOH aq ＋ 44.5kJ ···························································· (c)
NaCl(s) ＋ aq ＝ NaCl aq － 3.9kJ ·································································· (d)
1
(1) ～ (4) にあてはまるもっとも適当な語句を解答群の中から 1 つ選べ。
(1) の解答群 (ｱ) イオン反応式
(2) ～ (4) の解答群 (ｱ) 生成熱
(ｲ) 連立方程式 (ｳ) 状態方程式 (ｴ) 運動方程式
(ｲ) 融解熱 (ｳ) 中和熱
(ｵ) 熱化学方程式
(ｴ) 燃焼熱 (ｵ) 溶解熱
2．気体の塩化水素 18g を，25℃の水 1000g に溶かすと水温は 8.8℃上昇した。この水溶液 1g の温度を 1℃上昇させるた
めに必要なエネルギーを 4.2J，溶解により発生した熱が全て水温の上昇に用いられたとすれば，式(b)の反応熱はいく
らになるか。 (5)
kJ
(ｱ) 20 (ｲ) 50 (ｳ) 75 (ｴ) 100 (ｵ) 125
3．式(c)から，水酸化ナトリウム 20g を，25℃の水 250g に溶かしたとき，水温は何℃くらいになると考えられるか。こ
の水溶液 1g の温度を 1℃上昇させるために必要なエネルギーを 4.2J，溶解により発生した熱が全て水温の上昇に用い
られたとして答えよ。
(ｱ) 20 (ｲ) 30 (ｳ) 45
(ｴ) 60 (ｵ) 90
4．問題文中に与えた式(a)から(d)を参考にして，1mol/L の塩酸 2L に水酸化ナトリウムの固体 20g を加えた時に発生する
熱量をもとめよ。 (ｱ) 23 (ｲ) 45 (ｳ) 51 (ｴ) 57 (ｵ) 101
10
熱化学 11
熱化学演習その 11
1
Ａ
固体の水酸化ナトリウム 0.200g を 0.1mol/Ｌの塩酸 100mＬに溶かしたところ，505Ｊの発熱があった。
Ｂ
固体の水酸化ナトリウム 0.200g を水 100mＬに溶かしたところ，225Ｊの発熱があった。
ａ
実験Ａで発生した熱が溶液の温度上昇のみに使われたとすると，溶液の温度は何℃上昇するか。最も適当な数値を，
次の①～⑤のうちから一つ選べ。ただし，実験の前後でこの溶液の体積は変化しないものとする。また，溶液１mＬの
温度を１℃上昇させるのに必要な熱量は 4.18Ｊとする。
0.1 ② 0.8 ③
①
ｂ
1.2
④
8.3 ⑤
12.1
実験(Ａ・Ｂ)の結果から求められる，次の熱化学方程式の Q の値として最も適当な数値を，以下の①～⑥のうちから
一つ選べ。
HClaq ＋ NaOHaq ＝ NaClaq ＋ H2O ＋ Q [kＪ]
①
－146 ②
－56 ③
－28 ④
28 ⑤
56 ⑥ 146
2
20.00℃の水 5.0kg が入った二つの容器がある。この片方に固体の水酸化ナトリウムを，もう片方に気体の塩化水素を
溶解した。次に，これらの溶液をすべて混合したところ pH＝7 となり，溶液の温度が 20.42℃となった。使用した水酸化
ナトリウムの物質量[mol]を求めなさい。
計算に当たっては，水および水溶液の比熱を 4.2J/(g･℃)，固体の水酸化ナトリウムの溶解熱を＋45kJ/mol，気体の塩化
水素の溶解熱を＋75kJ/mol，水酸化ナトリウム水溶液と塩酸の中和熱を＋56kJ/mol としなさい。溶解熱，中和熱は全て水
及び水溶液の温度上昇に使われ散逸はないものとする。
3
次の A～C の反応熱を用いて、水酸化カリウムの水への溶解熱を求めると何 kJ/mol になるか。
A
塩化水素 1mol を含む希塩酸に、水酸化カリウム 1mol を含む希薄水溶液を加えて反応させたときの反応熱
56kJ
B
硫酸 1mol を水に加えて希硫酸とし、それに固体の水酸化カリウムを加えてちょうど中和させたときの合計の反応熱
323kJ
C 硫酸の水への溶解熱
95kJ/mol
11
熱化学 12
熱化学演習その 12
1
Na の昇華熱を 100kJ/mol、Na の(第 1)イオン化エネルギーを 500kJ/mol、Cl－Cl の結合エネルギーを 240kJ/mol、
Cl の電子親和力を 350kJ/mol、NaCl(固体)の生成熱を 400kJ/mol として NaCl(固)の格子エネルギーを求めよ。
2
[02 早大]
イオン結晶 1mol を分解して、それを構成するイオンの気体にするのに必要なエネルギーを格子エネルギーという。しか
し、格子エネルギーを直接測定することは困難なので、ヘスの法則を用いて間接的に求められることが多い。NaCl(固)の
場合、関連する熱化学方程式は下表のとおりである。
熱化学方程式
Na(固)　＝　Na（気）－89kJ　・・・①
反応熱
昇華熱
（A）
Na(気)　＝　Na＋（気）＋e－　[　ア　]　496kJ ・・・②
Cl2(気)　＝　２Cl(気)　[　イ　]244kJ
・・・③ 結合エネルギー
Cl(気)＋e－　＝　Cl－(気)　[　ウ　]349kJ
Na（固）＋１/２Cl２(気)　＝NaCl(固)＋413kJ
・・・④
（B）
・・・⑤
生成熱
・・・⑥ 格子エネルギー
1 [ア]～[ウ]に適合する符号を、＋または－で書け。
2 (A)と(B)に最も適合する反応熱の名称を書け。
3 NaCl(固)の格子エネルギーを Q[kJ/mol]として、⑥式の熱化学方程式を書け。ただし、Q＞０とする。
4 Q の値を求めよ。
12

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