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）

次の化学反応式で表される変化のうち、その反応エンタルピー $Δ H$ が、ある物質の生成エンタルピーであり、同時に別のある物質の燃焼エンタルピーでもあるものとして最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。ただし、生成エンタルピー・燃焼エンタルピーは 25 ℃、 $1.013 \times 1 0^{5} Pa$ における値とし、燃焼で生じる水は液体とする。

ア　 $\frac{1}{2} N_{2} (気) + \frac{3}{2} H_{2} (気) ⟶ N H_{3} (気)$
イ　 $H_{2} (気) + \frac{1}{2} O_{2} (気) ⟶ H_{2} O (気)$
ウ　 $CO (気) + \frac{1}{2} O_{2} (気) ⟶ C O_{2} (気)$
エ　 $C (黒鉛) + O_{2} (気) ⟶ C O_{2} (気)$
オ　 $2 H_{2} (気) + O_{2} (気) ⟶ 2 H_{2} O (液)$

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）

この問題を解けるようになるまで（10 技能）

算数中学高校大学大学院

読み込み中…

右端（太枠）がこの問題で使う技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。

一覧で見る（前提が先）

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

生成エンタルピーと燃焼エンタルピーの定義（何を何 mol 基準にするか、反応物・生成物に何が来るか）を確認しよう。

ヒント 2

生成エンタルピーは「単体から化合物 $1 mol$ 」、燃焼エンタルピーは「物質 $1 mol$ が完全燃焼し、生じる水は液体」で定める。反応物がすべて単体で、しかも燃焼（酸素との反応）になっている式を探そう。

ヒント 3

酸素と反応しないアは燃焼エンタルピーではない。反応物に化合物を含むウは生成エンタルピーではない。残るイ・エ・オについて、水の状態と係数に注目しよう。

答えと解説

答えを見る

エ

結果を記録する（このブラウザにだけ保存されます）:

解説を読む

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成するときの反応エンタルピーである。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、生じる水は液体とする。どちらも、着目する物質の係数が $1$ になるように書く。

エ　 $C (黒鉛) + O_{2} (気) ⟶ C O_{2} (気)$ は、単体の炭素（黒鉛）と単体の酸素から $C O_{2}$ が $1 mol$ 生成する反応なので、 $Δ H$ は $C O_{2}$ の生成エンタルピーである。同時に、黒鉛 $1 mol$ が完全燃焼する反応でもあるので、 $Δ H$ は黒鉛の燃焼エンタルピーでもある。よって答えはエである。

ほかの選択肢について:
- ア: 単体から $N H_{3}$ が $1 mol$ 生成する反応なので $N H_{3}$ の生成エンタルピーであるが、酸素と化合する反応ではないので、燃焼エンタルピーではない。
- イ: 気体の水 $H_{2} O (気)$ の生成エンタルピーではあるが、燃焼エンタルピーは生じる水を液体として定めるので、生成物が気体の水であるこの反応の $Δ H$ は $H_{2}$ の燃焼エンタルピーではない。
- ウ: $CO$ $1 mol$ が完全燃焼する反応なので $CO$ の燃焼エンタルピーであるが、反応物の $CO$ は単体ではない（化合物である）ので、 $C O_{2}$ の生成エンタルピーではない。
- オ: 反応物・生成物の組み合わせは液体の水 $H_{2} O (液)$ の生成・ $H_{2}$ の燃焼と同じだが、係数が $2$ で $H_{2} O$ と $H_{2}$ がそれぞれ $2 mol$ 生成・反応する式なので、その $Δ H$ は生成エンタルピー・燃焼エンタルピーの $2$ 倍であり、どちらにも等しくない。

別解

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。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（水は液体）。両方にあてはまる反応を探す。
ア: NH3 1 mol の生成なので生成エンタルピーだが、NH3 の燃焼ではない。×
イ: 生成物が水蒸気（気）。問題の条件では燃焼で生じる水は液体なので H2 の燃焼エンタルピーではなく、液体の水の生成エンタルピーでもない。×
ウ: CO の燃焼（燃焼エンタルピー）だが、反応物 CO は単体ではないので CO2 の生成エンタルピーではない。×
エ: 黒鉛 C 1 mol の完全燃焼であり、同時に単体 C と O2 から CO2 1 mol が生じる反応なので CO2 の生成エンタルピーでもある。○
オ: H2 2 mol、H2O 2 mol の式で、1 mol あたりの反応ではない。係数を半分にすれば H2 の燃焼エンタルピーかつ H2O(液) の生成エンタルピーになるが、この式のままでは両方とも不適。×
よって正解はエ。

この問題の確認

AI が作成した問題です。公開前に次の確認を行いました。

別の AI が答えを見ずに 3 回解き、3 回とも同じ答えになりました
AI の査読で、条件・解説・表記を確認しました
答えの正しさについて慎重に扱うべき点が見つからなかったため、自動で公開しました

確認の方法について

間違いを報告する

この問題の誤り・分かりにくい点・難易度や学年のずれを知らせる

関連する問題

難易度 4（国公立二次の標準レベル）

次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、下の表のア〜エから 1 つ選べ。ただし、反応はすべて一定圧力のもとで起こるものとし、反応エンタルピーは $Δ H$ （発熱反応で $Δ H < 0$ ）で表す。

「反応物と生成物がすべて気体である反応では、反応エンタルピー $Δ H$ は、各物質に含まれる共有結合の結合エネルギーを用いて、（ a ）として求めることができる。一方、メタン $C H_{4}$ の燃焼で、生成物の水が液体である場合の $Δ H$ を求めるときは、結合エネルギーから求めた値に、水の（ b ）に伴うエンタルピー変化を加える必要がある。」

	a	b
ア	（生成物の結合エネルギーの総和） $-$ （反応物の結合エネルギーの総和）	凝縮
イ	（反応物の結合エネルギーの総和） $-$ （生成物の結合エネルギーの総和）	蒸発
ウ	（生成物の結合エネルギーの総和） $-$ （反応物の結合エネルギーの総和）	蒸発
エ	（反応物の結合エネルギーの総和） $-$ （生成物の結合エネルギーの総和）	凝縮

難易度 4（国公立二次の標準レベル）
断熱容器に入れた $25^{\circ} C$ の水に、 $25^{\circ} C$ のある塩 X の固体を加えてかき混ぜたところ、外部から加熱も冷却もしていないのに X はすべて溶け、水溶液の温度は $25^{\circ} C$ より低くなった。実験は一定圧力のもとで行い、容器と外部との熱の出入りはないものとする。
この X の水への溶解（X の固体 $⟶$ X の水溶液）について述べた文として最も適当なものを、次のア〜オから 1 つ選べ。ただし、変化に伴うエンタルピー変化を $Δ H$ で表し、発熱変化では $Δ H < 0$ とする。
- ア　水溶液の温度が下がったことから、この溶解は周囲に熱を放出する変化であり、 $Δ H < 0$ である。
- イ　 $Δ H$ が正の値になる変化は、外部から加熱し続けない限り起こらない。
- ウ　X の水溶液から X の固体が析出する変化（溶解の逆向きの変化）の $Δ H$ も、溶解と同じく正の値である。
- エ　溶解後の状態（X が溶けた水溶液）のエンタルピーは、溶解前の状態（X の固体と水）のエンタルピーより大きい。
- オ　同じ量の水に溶かす X の物質量を 2 倍にしても（すべて溶けるものとする）、溶解に伴って吸収される熱量は変わらない。