２００４年４月２２日（木）04ko2-03　I 実験９　反応熱の測定とヘスの法則

水酸化ナトリウムの溶解熱，水酸化ナトリウム水溶液と塩酸の中和熱，水酸化ナトリウムと塩酸の反応熱をそれぞれ測定して，ヘスの法則が成り立つかどうか，調べてみましょう。

実験９　反応熱の測定とヘスの法則 ＜水酸化ナトリウムの溶解熱＞ １．発泡スチロールの容器に水を１００ｍｌ 入れる　　　　　　　　　　 ２．水温を測定する ３．水酸化ナトリウム約２ｇ（正確に質量を記録する）とる ４．発泡スチロールの容器に水酸化ナトリウムを入れる ５．スターラーで撹拌しながら３０秒おきに液温を測定する 注意：水酸化ナトリウムは粒状だから，２．００ｇを正確にはかりとることはできない。また，潮解性なので素早くはかりとる必要がある。

水酸化ナトリウムの式量は４０だから，２．０ｇの水酸化ナトリウムは，０．０５０molですね。 　上昇温度が５．０Kであれば，溶解熱をQ１とすると， 　Q１＝４．２×１００×５．０×１/０．０５０＝４２０００〔J/mol〕になります。

＜中和熱＞ １．塩酸５０ｍｌ  をメスシリンーで測りとる ２．液温を測定する ３．水酸化ナトリウム水溶液５０ｍｌ を測りとる ４．液温を測定する。 ５．発泡スチロールの容器に入れた塩酸に，水酸化ナトリウム水溶液を加える ６．スターラーで撹拌しながら，最初の１分間は１０秒おきに，その後は３０秒おきに液温を測定する 注意：液体どうしの反応は速いから，最初は１０秒おきに液温を測定する。

塩酸，水酸化ナトリウム水溶液とも濃度１．０mol/ｌ ，体積５０ｍｌ だから，ともに物質量は，１．０×５０/１０００＝０．０５０〔mol〕ですね。 　温度上昇が６．３Kであれば，中和熱をQ２とすると， 　Q２＝４．２×１００×６．３×１/０．０５０＝５２９２０〔J/mol〕　になります。

＜水酸化ナトリウムと塩酸の反応熱＞ １．発泡スチロールの容器に塩酸５０ｍｌ と水５０ｍｌ を入れる ２．撹拌し，液温を測定する ３．水酸化ナトリウム約２ｇ（正確に質量を記録する）とる ４．発泡スチロールの容器に水酸化ナトリウムを入れる ５．撹拌しながら３０秒おきに液温を測定する 注意：水酸化ナトリウムは粒状だから，２．００ｇを正確にはかりとることはできない。また，潮解性なので素早くはかりとる必要がある。

塩酸の物質量は０．０５０molです。水酸化ナトリウムの式量は４０だから，２．０ｇの水酸化ナトリウムは，０．０５０molですね。 　温度上昇が１１．３Kであれば，反応熱をQ３とすると， 　Q３＝４．２×１００×１１．３×１/０．０５０＝９４９２０〔Ｊ/mol〕　になりますね。 　それでは，考察です。

１．Ｑ１＝４２０００〔J/mol〕，Ｑ２＝５２９２０〔J/mol〕であれば，Ｑ１＋Ｑ２＝９４９２９〔Ｊ/mol〕＝Ｑ３ 　したがって，ヘスの法則が成り立つ。 ２．ＮａＯＨ（固）＋ａｑ＝ＮａＯＨａｑ＋４５．０ｋＪ 　　ＨＣｌａｑ＋ＮａＯＨａｑ＝ＮａＣｌａｑ＋Ｈ２Ｏ＋５６．５ｋＪ 　　ＨＣｌａｑ＋ＮａＯＨ（固）＋ａｑ＝ＮａＣｌａｑ＋Ｈ２Ｏ＋１０２ｋＪ 　水酸化ナトリウムの溶解熱＝４５．０ｋＪ/mol 　ＮａＯＨとＨＣｌの中和熱＝５６．５ｋＪ/mol

今日の実験のポイントは，次の通りです。 １．Ｑ＝ｍｃΔＴだから， 　反応熱〔Ｊ〕＝質量〔ｇ〕×溶液の比熱〔Ｊ/ｇＫ〕×上昇温度〔Ｋ〕 　溶液の比熱を４．２〔Ｊ/ｇＫ〕とすると， 　反応熱〔Ｊ〕＝ｍ〔ｇ〕×４．２〔Ｊ/ｇＫ〕×Ｔ〔Ｋ〕 　この反応熱を物質量で割ると，１molあたりの反応熱になります。 　ただし，実験書では，発熱量〔Ｊ〕＝４．２×１００×ΔＴと表現しています。 ２．水酸化ナトリウム（固体）の溶解熱と水酸化ナトリウム水溶液と塩酸の中和熱の和は，水酸化ナトリウム（固体）と塩酸の反応熱に等しいですね。すなわち，ヘスの法則が成り立ていることが確認できました。