化学反応とエネルギーの問題

エチレン ${\text{CH}}_2{\text{=CH}}_2$ に水素を付加させてエタン ${\text{CH}}_3{\text{-CH}}_3$ をつくる反応は、次の熱化学反応式で表される。

$${\text{C}}_2{\text{H}}_4(\text{気})+{\text{H}}_2(\text{気})⟶{\text{C}}_2{\text{H}}_6(\text{気})\Delta H=-136\text{kJ}$$

結合エネルギーを $\text{H-H}$ $436\text{kJ/mol}$、$\text{C-H}$ $416\text{kJ/mol}$、$\text{C-C}$ $348\text{kJ/mol}$ とし、$\text{C-H}$ 結合の結合エネルギーはエチレン中でもエタン中でも同じとみなす。

エチレン分子中の $\text{C=C}$ 結合の結合エネルギーは何 $\text{kJ/mol}$ か。整数で答えよ。

次の 2 つの反応エンタルピーを付した反応式が与えられている（どちらも同じ温度・圧力での値）。
$$\text{C}(\text{黒鉛})+{\text{O}}_2(\text{気})⟶{\text{CO}}_2(\text{気})\Delta H_1=-394\text{kJ}(1)$$
$$\text{CO}(\text{気})+\frac{1}{2}{\text{O}}_2(\text{気})⟶{\text{CO}}_2(\text{気})\Delta H_2=-283\text{kJ}(2)$$

黒鉛から一酸化炭素が生じる反応
$$\text{C}(\text{黒鉛})+\frac{1}{2}{\text{O}}_2(\text{気})⟶\text{CO}(\text{気})$$
の反応エンタルピー $\Delta H$ は何 kJ か。同じ温度・圧力での値として、整数で求めよ。

窒素と水素からアンモニアが生成する反応は、次の熱化学反応式で表される。

$${\text{N}}_2(\text{気})+3{\text{H}}_2(\text{気})⟶2{\text{NH}}_3(\text{気})\Delta H=Q\text{kJ}$$

結合エネルギーを $\text{N}\equiv \text{N}$ $945\text{kJ/mol}$、$\text{H-H}$ $436\text{kJ/mol}$、$\text{N-H}$ $391\text{kJ/mol}$ として、$Q$ の値を求めよ。整数で答えよ。

プロパン ${\text{C}}_3{\text{H}}_8$ の燃焼は、次の反応エンタルピーを付した反応式で表される。
$${\text{C}}_3{\text{H}}_8(\text{気})+5{\text{O}}_2(\text{気})⟶3{\text{CO}}_2(\text{気})+4{\text{H}}_2\text{O}(\text{液})\Delta H=-2219\text{kJ}$$

プロパン $8.8\text{g}$ を、十分な量の酸素と一定圧力のもとで完全に燃焼させ、生じた水はすべて液体になったとする。このとき放出される熱量は何 kJ か。原子量は $\text{H}=1.0$、$\text{C}=12$ とし、有効数字 2 桁で求めよ。

気体の過酸化水素 ${\text{H}}_2{\text{O}}_2$ が分解して、気体の水と酸素が生じる反応
$$2{\text{H}}_2{\text{O}}_2(\text{気})⟶2{\text{H}}_2\text{O}(\text{気})+{\text{O}}_2(\text{気})$$
を考える。${\text{H}}_2{\text{O}}_2$ 分子は $\text{H-O-O-H}$ の構造をもち、$\text{O-H}$ 結合 2 つと $\text{O-O}$ 結合 1 つからなる。${\text{H}}_2\text{O}$ 分子は $\text{O-H}$ 結合 2 つ、${\text{O}}_2$ 分子は $\text{O=O}$ 結合 1 つからなる。

結合エネルギーは、$\text{O-H}$：$463\text{kJ/mol}$、$\text{O-O}$：$146\text{kJ/mol}$、$\text{O=O}$：$498\text{kJ/mol}$ とし、どの分子中の $\text{O-H}$ 結合も同じ結合エネルギーをもつとする。原子量は $\text{H}=1.0$、$\text{O}=16$ とする。

気体の過酸化水素 $6.8\text{g}$ がすべてこの反応で分解したとき、放出される熱量は何 kJ か。反応は一定圧力のもとで進み、物質はすべて気体のまま反応するとする。有効数字 2 桁で求めよ。