化学反応とエネルギーの問題
希薄な水溶液中での強酸と強塩基の中和は、次の反応エンタルピーを付した反応式で表されるものとする。
の希硫酸 と、 の水酸化ナトリウム 水溶液 を、同じ温度で一定圧力のもとで混合した。このとき中和によって発生する熱量は何 kJ か。硫酸は水溶液中で完全に電離して を 2 つ放出し、中和は上の反応式だけで起こり、反応できる分はすべて反応するものとする。中和以外の熱の出入り（溶液の希釈による熱など）は無視する。有効数字 2 桁で求めよ。
この問題で使うもの
- 中和で発生する熱量と過不足（説明と入口の問題）
- モル濃度（説明と入口の問題）
- 酸・塩基の価数と強弱（説明と入口の問題）
この問題を解けるようになるまで（17 技能）
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ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
発生する熱量は、生じた水の物質量で決まる。 と のどちらが不足するかを調べよう。
ヒント 2
硫酸は 2 価の酸なので、 の物質量は硫酸の物質量の 2 倍になる。
ヒント 3
は 、 は である。少ないほうがすべて反応する。
答えと解説
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解説を読む
与えられた式は、 と が ずつ反応して水 が生じるとき、 の熱が発生することを表す（一定圧力のもとでの熱の出入りは反応エンタルピーに等しい）。発生する熱量は、実際に生じた水の物質量に比例する。
の物質量 硫酸は と完全に電離するので
の物質量 より
反応する量 と は で反応する。 のほうが少ないので、 がすべて反応し、水が 生じる（ は 余る）。
発生する熱量
有効数字 2 桁で 。
別解
の物質量:
の物質量:
は物質量 1 : 1 で反応するので、不足する の がすべて反応し、 が 余る。
生じる水は なので、発生する熱量は
検算: をすべて反応させると仮定すると kJ となるが、 が足りないのでこれは過大である。反応量は少ない方で決まり kJ。有効数字 2 桁で 。