 前の時間は，反応熱について勉強しましたね。反応熱は，どのようにすれば求めることができるのでしょうか。 ここに，１．０mol/ｌ の塩酸５０cm３と１．０mol/ｌ の水酸化ナトリウム水溶液５０cm３があります。これらを混ぜると，ΔT 〔K〕の温度上昇があったとします。水の比熱は４．２Ｊ/（ｇＫ）だから，反応熱Ｑは，Ｑ＝４．２×１００×ΔＴ〔Ｊ〕です。 この反応熱を，塩酸１molあたりに換算すると， Ｑ＝４．２×１００×ΔＴ×１０００/５０〔Ｊ/mol〕 ＝８．４ΔT〔ｋJ/mol〕になります。このようにして，反応熱を求めることができるのです。 では，実際に温度を測定してみましょう。 しかし，なかなか実験で直接測定できない場合があります。そのようなときは，何かうまい方法はないでしょうか。 今日の勉強は， ヘスの法則 です。 |
 ２ ヘスの法則 １８４０年 ヘス（スイス） 反応熱は，反応の経路によらず，最初の状態と最終の状態で決まる。 Ａ：最初の状態 Ｂ：最終の状態 Ｐ：中間物 とすると Ａ ＝ Ｂ ＋ Ｑ ｋＪ Ａ ＝ Ｐ ＋ ａ ｋＪ Ｐ ＝ Ｂ ＋ ｂ ｋＪ のとき Ｑ ＝ ａ ＋ ｂ  |
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| ヘスの法則を使うと，直接測定できない反応熱を知ることができます。 では，具体的にヘスの法則の検証を行いましょう。次の例１は，次回行う実験９の内容です。 最初の状態Ａは，固体の水酸化ナトリウムと塩酸と水です。最終の状態Ｂは，塩化ナトリウム水溶液と液体の水です。そして，中間物Ｐは，水酸化ナトリウム水溶液と塩酸です。 水酸化ナトリウムの溶解熱は４４．５ｋＪです。教科書では４５ｋＪとなっています。また，強塩基と強酸の場合は，中和熱は酸や塩基の種類に関係なく，ほぼ一定の５６．５ｋＪ/molになります。 実験９では，水酸化ナトリウムの溶解熱と，強酸と強塩基の中和熱も測定します。 そして，最初の状態Ａから最終の状態Ｂに変化するときの反応熱を測定します。もし，１０１ｋＪになれば，ヘスの法則は成立するわけです。 |
＜例１＞ 固体の水酸化ナトリウムと塩酸の反応では， ＮａＯＨ（固）＋ＨＣｌaq＋aq ＝ NaClaq ＋Ｈ２Ｏ（液）＋ＱｋＪ 水酸化ナトリウムの溶解熱は４４．５ｋJだから， ＮａＯＨ（固）＋aq＝NaＯＨaq＋４４．５ｋJ 強酸と強塩基の中和熱は５６．５ｋJだから， ＮａＯＨaq＋ＨＣｌaq＝ＮａＣｌqa＋Ｈ２Ｏ（液）＋５６．５ＫＪ Ｑ＝４４．５＋５６．５＝１０１．０〔ｋＪ〕 |
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| 次は，酸化カルシウムを使って，ヘスの法則を検証してみましょう。 酸化カルシウムは水と反応すると，水酸化カリウムになります。水酸化カルシウムは，もちろん酸と反応します。また，酸化ナトリウムの水溶液は塩基性を示し，酸と反応します。（このような酸化物を塩基性酸化物といいます。） 固体の酸化カルシウムと水の反応熱は６５ｋＪです。水酸化カルシウムと塩酸の反応熱は，中和熱の２倍の１１３ｋＪより少し大きく１２９ｋＪです。固体の酸化カルシウムと塩酸の反応が１９４ｋＪであれば，ヘスの法則は成立することになります。実測値は１９４ｋＪのようです。 |
＜例２＞ 固体の酸化カルシウムと塩酸の反応では， ＣａＯ（固）＋２ＨＣｌaq＝ＣａＣｌ２aq＋Ｈ２Ｏ＋Ｑ ｋＪ 固体の酸化カルシウムと水の反応熱は６５ｋＪだから ＣａＯ（固）＋Ｈ２Ｏ＝Ｃａ(ＯＨ)２（固）＋６５ｋＪ 水酸化カルシウムと塩酸の反応熱は１２９ｋＪだから Ｃａ(ＯＨ)２（固）＋２ＨＣｌaq＝ＣａＣｌ２aq＋２Ｈ２Ｏ＋１２９ｋＪ Ｑ＝６５＋１２９＝１９４〔ｋＪ〕 |
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| 今日は，ヘスの法則について勉強しました。 では，今日の勉強の確認です。 １．ヘスの法則について説明しなさい。→物質が変化するとき出入りする熱量は，変化する前の状態と変化した後の状態だけで決まり，変化の過程には無関係である。 ２．２５℃，１ａｔｍのもとでの次の２つの熱化学方程式を用いて，同じ条件のもとで，水素と酸素から液体の水１ｍｏｌが生成する反応の反応熱を求めなさい。 Ｈ２（気）＋１/２Ｏ２（気）＝Ｈ２Ｏ（気）＋２４２ｋＪ Ｈ２Ｏ（気）＝Ｈ２Ｏ（液）＋４４ｋＪ →左辺どうし，右辺どうしを加えると，Ｈ２（気）＋１/２Ｏ２（気）＋Ｈ２Ｏ（気）＝Ｈ２Ｏ（気）＋２４２ｋＪ＋Ｈ２Ｏ（液）＋４４ｋＪ，Ｈ２（気）＋１/２Ｏ２（気）＝Ｈ２Ｏ（液）＋２８６ｋＪ ３．炭素，水素，およびメタン１molあたりの燃焼熱は，それぞれ３９４ｋJ，２８６ｋJ，８９１ｋJである。このことから，次の反応の反応熱を求めなさい。 C(固体）＋２Ｈ２（気）→ＣＨ４（気） →Ｃ（固体）＋Ｏ２（気）＝ＣＯ２（気）＋３９４ｋＪ…（１） Ｈ２（気）＋１/２Ｏ２（気）＝Ｈ２Ｏ（液）＋２８６ｋＪ…（２） ＣＨ４（気）＋２Ｏ２（気）＝ＣＯ２（気）＋２Ｈ２Ｏ（液）＋８９１ｋＪ…（３） （１）＋（２）×２−（３）より，反応熱＝３９４＋２８６×２−８９１＝７５〔ｋＪ〕 次回は，このヘスの法則を実験で確かめてみたいと思います。 |