化学反応とエネルギー（知識）の問題

化学反応と光の関係には、光を吸収して反応が起こる場合と、反応に伴って光が放出される場合がある。次のア〜オのうち、化学反応によって生じたエネルギーが光として放出される現象（化学発光）の例として最も適当なものを 1 つ選べ。

• ア　塩化銀に光を当てると、塩化銀が分解して銀が遊離し、黒ずんでいく。
• イ　水素と塩素の混合気体に強い光を当てると、爆発的に反応して塩化水素が生じる。
• ウ　酸化チタン(IV) に紫外線を当てると、その表面に付着した有機物が分解される。
• エ　ルミノールの塩基性水溶液に過酸化水素水を加え、触媒の存在下で反応させると、青白く光る。
• オ　植物の葉緑体で、光のエネルギーを用いて二酸化炭素と水からグルコースと酸素がつくられる。

結合エネルギーと反応エンタルピー $\Delta H$ の関係について述べた文として誤っているものを、次のア〜オのうちから 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し、発熱反応では $\Delta H<0$ とする。

• ア　${\mathrm{H}}_2(\text{気})⟶2\mathrm{H}(\text{気})$ の変化の $\Delta H$ は正の値であり、その大きさは $\mathrm{H}-\mathrm{H}$ 結合の結合エネルギーに等しい。
• イ　$2\mathrm{H}(\text{気})⟶{\mathrm{H}}_2(\text{気})$ の変化は、原子どうしが結合をつくる変化なので発熱反応であり、$\Delta H<0$ である。
• ウ　メタン $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_4(\text{気})$ の 4 つの $\mathrm{C}-\mathrm{H}$ 結合をすべて切って $\mathrm{C}(\text{気})$ と $4\mathrm{H}(\text{気})$ にする変化の $\Delta H$ は、$\mathrm{C}-\mathrm{H}$ 結合の結合エネルギーの 4 倍として表される。
• エ　反応物と生成物がすべて気体の反応では、反応エンタルピーは「（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）」で求められる。
• オ　反応物や生成物に液体や固体が含まれる反応では、結合エネルギーの値だけでは反応エンタルピーを求めることができず、蒸発エンタルピーなどの状態変化に伴うエンタルピー変化も考える必要がある。

結合エネルギーと反応エンタルピーの関係について述べた文として正しいものを、次のア〜オからすべて選べ。ただし、反応エンタルピーは $\Delta H$ で表し、発熱反応では $\Delta H<0$ とする。

• ア　結合エネルギーとは、気体分子の中の共有結合 $1\mathrm{mol}$ を切断して、気体状態の原子にするのに必要なエネルギーである。
• イ　気体分子の共有結合を切断する変化は発熱反応であり、その $\Delta H$ は負の値になる。
• ウ　反応物と生成物がすべて気体である反応で、反応物の結合エネルギーの総和が生成物の結合エネルギーの総和より大きいとき、その反応は吸熱反応である。
• エ　変化 ${\mathrm{H}}_2(\text{気})⟶2\mathrm{H}(\text{気})$ の $\Delta H$ は、$\mathrm{H}-\mathrm{H}$ 結合の結合エネルギーと絶対値が等しく、正の値である。
• オ　結合エネルギーの値だけを用いれば、反応物や生成物に液体や固体を含む反応の反応エンタルピーも、すべて気体の反応の場合と同じように求めることができる。

化学反応によって生じた、エネルギーの高い状態の物質が、そのエネルギーを光として放出する現象を化学発光という。化学発光にあてはまる現象として最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。
- ア　塩化銀 $\mathrm{AgCl}$ に光を当てると、分解して銀が生じ、黒っぽく変色する。
- イ　植物の葉の葉緑体で、光のエネルギーを使って二酸化炭素と水からグルコースと酸素がつくられる。
- ウ　化学かいろの中で、鉄粉が空気中の酸素と反応して温度が上がる。
- エ　ルミノールを塩基性の水溶液にとかし、過酸化水素 ${\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_2$ を加えると、ルミノールが酸化されて青白く光る。

ヘスの法則（総熱量保存の法則）について述べた文として正しいものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。ただし、反応や変化はすべて一定の圧力のもとで起こるものとし、反応エンタルピーは $\Delta H$ で表す。

• ア　黒鉛を完全燃焼させて直接二酸化炭素にする場合と、いったん一酸化炭素にしてからそれを燃焼させて二酸化炭素にする場合とでは、反応の経路が異なるので、出入りする熱の総和も異なる。
• イ　ヘスの法則が成り立つのは、反応物と生成物がすべて気体である反応に限られる。
• ウ　反応の途中で触媒を用いると、反応の経路が変わるので、最初の状態と最後の状態が同じでも反応エンタルピーの総和は変わる。
• エ　ある反応の逆向きの反応の反応エンタルピーは、もとの反応の反応エンタルピーと同じ符号・同じ大きさになる。
• オ　ヘスの法則を用いると、黒鉛から一酸化炭素だけが生じる反応のように直接測定するのが難しい反応の反応エンタルピーを、測定できるほかの反応の反応エンタルピーを組み合わせて求めることができる。