化学反応とエネルギー（知識）の問題

難易度 4国公立二次の標準レベル高校化学化学反応とエネルギー（知識）

反応エンタルピーの種類と、状態変化に伴うエンタルピー変化に関する記述として誤っているものを、次のア〜オから 1 つ選べ。ただし、反応や変化はすべて一定圧力のもとで起こるものとする。

ア　燃焼エンタルピーは、物質 $1 mol$ が完全燃焼するときの反応エンタルピーであり、その値は常に負である。
イ　生成エンタルピーは、化合物 $1 mol$ がその成分元素の単体から生じるときの反応エンタルピーである。
ウ　溶解エンタルピーは、物質 $1 mol$ が多量の溶媒に溶けるときのエンタルピー変化であり、その値はどの物質でも負である。
エ　中和エンタルピーは、酸と塩基が中和反応して水 $1 mol$ が生じるときの反応エンタルピーである。
オ　水蒸気が凝縮して液体の水になるときのエンタルピー変化は、負の値である。

この問題で使うもの

反応エンタルピーの種類（説明と入口の問題）
状態変化に伴うエンタルピー変化（説明と入口の問題）

この問題を解けるようになるまで（27 技能）

算数中学高校大学大学院

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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

燃焼・生成・溶解・中和エンタルピーの定義と、それぞれの符号が常に決まっているかどうか、また状態変化に伴うエンタルピー変化の符号を確認しよう。

ヒント 2

燃焼と中和は必ず発熱である。状態変化では、分子間の引力を断ち切る向き（融解・蒸発）は $Δ H > 0$ 、その逆向き（凝固・凝縮）は $Δ H < 0$ である。

ヒント 3

ア・エ・オの符号はこの知識で正しいと確認できる。残りの記述について、定義に誤りがないか、また「どの物質でも」と言い切ってよいかを、具体的な物質を思い浮かべて確かめよう。

答えと解説

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ウ

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解説を読む

各記述を検討する。

ア　正しい。燃焼エンタルピーは物質 $1 mol$ が完全燃焼するときの反応エンタルピーである。燃焼は熱と光を発生する反応であり、必ず発熱反応なので $Δ H < 0$ となる。
イ　正しい。生成エンタルピーは、化合物 $1 mol$ をその成分元素の単体から生成するときの反応エンタルピーである（例: $H_{2} (気) + \frac{1}{2} O_{2} (気) ⟶ H_{2} O (液)$ の $Δ H$ が水（液体）の生成エンタルピー）。
ウ　誤り。溶解エンタルピーの定義（物質 $1 mol$ が多量の溶媒に溶けるときのエンタルピー変化）は正しいが、「どの物質でも負」が誤り。水酸化ナトリウムの水への溶解のように $Δ H < 0$ （発熱）となるものもあるが、硝酸アンモニウムや尿素の水への溶解のように $Δ H > 0$ （吸熱）となり、溶かすと水溶液の温度が下がるものもある。
エ　正しい。中和エンタルピーは、酸と塩基の中和反応によって水 $1 mol$ が生じるときの反応エンタルピーであり、 $Δ H < 0$ である。
オ　正しい。液体が気体になる蒸発では、分子間の引力を断ち切るためにエネルギーが必要なので $Δ H > 0$ （蒸発エンタルピーは正）である。その逆の変化である凝縮では、同じ大きさの熱が放出されるので $Δ H < 0$ となる。

よって、誤っているものはウである。

別解

ア: 燃焼は発熱反応なので燃焼エンタルピーは常に負。正しい。
イ: 生成エンタルピーは化合物 1 mol が成分元素の単体から生じるときの反応エンタルピー。正しい。
ウ: 溶解エンタルピーは物質によって符号が異なる。たとえば水酸化ナトリウムの溶解は発熱（負）だが、硝酸アンモニウムや尿素の溶解は吸熱（正）である。「どの物質でも負」は誤り。
エ: 中和エンタルピーは水 1 mol が生じるときの反応エンタルピー。正しい。
オ: 凝縮は熱を放出するので、エンタルピー変化は負（凝縮エンタルピーは蒸発エンタルピーの符号を逆にしたもの）。正しい。
よって誤っているものはウ。

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