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第８章章末問題
１【注】私の教科書（第１版）には温度について記述が無いので、もっとも一般的な 298 K として計算します。
理想気体の可逆的等温変化（ΔT=0）と考えられる。
よって、内部エネルギー変化とエンタルピー変化はゼロ。 ∵ ΔU = nRΔT ;
ΔH = nCpΔT
また、 w = －nRT・ln(V2/V1)
= －10 mol ×8.314 J/(mol・K) ×298 K × ln(100/1)
= 114096 J
= 114 kJ
∴ ΔU = 0 , ΔH = 0 , w = 114 kJ
2 エタノール分子は、O-H 結合×1 本＋C-H 結合×5 本＋C-C 結合×1 本＋C-O 結合 1 本から成る。
H
H
H
C
C O H
H
H
よって、C-O 結合エネルギーを X kJ/mol とすると、
463×1 + 413×5 + 348×1 + X = 3225
X = 349
3 蒸発に伴うエントロピー変化
融解に伴うエントロピー変化
∆Sb =
∴ 349 kJ/mol
∆H b 40.5 kJ / mol
=
= 0.115 kJ / K ⋅ mol
351.7 K
Tb
∆S m =
∆H m 5.02 kJ / mol
=
= 0.0316 kJ / K ⋅ mol
Tm
158.7 K
∴ 蒸発： 115 J/Kmol、
融解： 31.6 J/Kmol
4 【注】私の教科書（第１版）にはメタンガスの初期状態について記述が無いので、標準状態（0℃、1atm）として計算します。
メタンの物質量は、 2×103 dm3 / (22.4 dm3/mol) = 89.29 mol
よって、燃焼熱の有効分は、 891 kJ/mol×89.29 mol × 0.80 = 63646 kJ
p.125 より、水の比熱 C = 4.184 J/g・℃ より、
温度を上昇させることの出来る水の質量は、
63646 kJ
= 507059 g = 507 kg
J
4.184
× (50 − 20)°C
g ⋅ °C
∴ 507 kg
5 与えられた情報から、化学反応式を作成する。
C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O
ΔH1 = -1367 kJ/mol
H2 + 1/2O2 →
ΔH2 = -286 kJ/mol
C + O2 →
H2O
CO2
ΔH3 = -394 kJ/mol
求めるのは、 2C + 3H2 + 1/2O2 → C2H5OH
2C + 2O2 →
よって、
+ ) 3H2 + 3/2O2 →
2CO2
2ΔH3 = -788 kJ/mol
3H2O
3ΔH2 = -286 kJ/mol
2C + 3H2 + 7/2O2 → 2CO2 + 3H2O
ΔH4 = -1646 kJ/mol
2C + 3H2 + 7/2O2 → 2CO2 + 3H2O
つぎに、
-)
ΔH = ?
ΔH4 = -1646 kJ/mol
C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O
ΔH1 = -1367 kJ/mol
2C + 3H2 + 1/2O2 → C2H5OH
ΔH = -297 kJ/mol
∴ -297 kJ/mol
6 与えられた情報から、化学反応式を作成する。
C +
O2 →
C + 1/2O2 →
CO2
ΔH1 = -395.5 kJ/mol
CO
ΔH2 = -110.5 kJ/mol
求めるのは、 CO + 1/2O2 → CO2
よって、
-)
C +
O2 →
C + 1/2O2 →
CO2
CO
CO + 1/2O2 → CO2 + CO
ΔH = ?
ΔH1 = -395.5 kJ/mol
ΔH2 = -110.5 kJ/mol
ΔH = -285.5 kJ/mol
∴ -285.0 kJ/mol
7 与えられた情報から、化学反応式を作成する。
Zn + S → ZnS
ΔH1 = -206.0 kJ/mol
Zn + 1/2O2 → ZnO
ΔH2 = -348.3 kJ/mol
S + O2 →
ΔH3 = -296.3 kJ/mol
SO2
求めるのは、 ZnS + 3/2O2 → ZnO + SO2
よって、
+)
Zn + 1/2O2 → ZnO
ΔH2 = -348.3 kJ/mol
S + O2 →
ΔH3 = -296.3 kJ/mol
SO2
Zn + S + 3/2O2 → ZnO + SO2
Zn + S + 3/2O2 → ZnO + SO2
次に、
-)
ΔH = ?
Zn + S → ZnS
ZnS + 3/2O2 → ZnO + SO2
ΔH4 = -644.6 kJ/mol
ΔH4 = -644.6 kJ/mol
ΔH1 = -206.0 kJ/mol
ΔH = -438.6 kJ/mol
∴ -438.6 kJ/mol
8 【注】私の教科書（第１版）には「次の反応の・・・」とある反応が書かれていないが、CaCO3 の分解反応であるとして解いた。
CaCO3 → CaO +
CO2
ΔSo = ΔS(CaO) + ΔS(CO2) - ΔS(CaCO3)
= 39.7 J/Kmol + 213.6 J/Kmol – 93.0 J/Kmol
= 160.3 J/Kmol
∴ 160.3 J/Kmol
9 p.141 より、
ΔS 系 = ΔSA + ΔSB
= nA・R・ln(P/PA) + nB・R・ln(P/PB)
= R・｛nA・ln(P/PA) + nB・ln(P/PB)｝
= 8.314 J/Kmol×{1.00 mol×ln(4.00/1.00) + 3.00 mol×ln(4.00/3.00)}
= 18.699 J/K
∴ 18.7 J/K

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