化学反応とエネルギー（知識）の問題
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 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。
この問題で使うもの
- ヘスの法則（総熱量保存の法則）（説明と入口の問題）
この問題を解けるようになるまで（11 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
ヘスの法則が「何によって決まり、何に関係しないか」を述べた法則であることを思い出そう。
ヒント 2
反応エンタルピーの総和は、変化の前後の状態だけで決まり、経路（途中の反応や触媒の有無）には関係しない。また、逆向きの反応では反応物と生成物が入れかわる。
ヒント 3
ア・ウは経路による違いを主張しており、ヘスの法則の内容と食い違う。エは逆向きの反応の符号に注目しよう。残る 2 つのうち、法則の適用範囲を気体に限っているものに注意しよう。
答えと解説
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オ
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解説を読む
ヘスの法則（総熱量保存の法則）とは、「物質が変化するときに出入りする熱の総和（反応エンタルピーの総和）は、変化の前の状態と後の状態だけで決まり、変化の経路や方法には関係しない」という法則である。エンタルピーは物質の状態だけで決まる量なので、この法則が成り立つ。
- ア 誤り。最初の状態（黒鉛と酸素）と最後の状態（二酸化炭素）が同じなので、経路が異なっても出入りする熱の総和は等しい。これがヘスの法則の内容そのものである。
- イ 誤り。ヘスの法則は、物質の状態（固体・液体・気体）や水溶液での変化にかかわらず成り立つ。溶解や中和、状態変化を含む変化にも使える。
- ウ 誤り。触媒は反応の経路を変えて反応を速くするが、最初の状態と最後の状態が同じであれば、反応エンタルピーの総和は変わらない。
- エ 誤り。逆向きの反応では、反応物と生成物が入れかわるので、反応エンタルピーは大きさが同じで符号が逆になる。
- オ 正しい。黒鉛を燃やすと二酸化炭素も生じてしまうため、黒鉛から一酸化炭素だけが生じる反応の反応エンタルピーは直接測定しにくい。しかし、黒鉛の燃焼エンタルピーと一酸化炭素の燃焼エンタルピーは測定できるので、ヘスの法則を用いてそれらを組み合わせることで求められる。
よって、正しいものはオである。
別解
ヘスの法則は、反応エンタルピーの総和は最初の状態と最後の状態だけで決まり、途中の経路によらないという法則である。
ア: 誤り。経路が違っても、最初と最後の状態が同じなら反応エンタルピーの総和は等しい。
イ: 誤り。物質の状態に関係なく成り立つ（状態を明記した熱化学方程式を組み合わせて使う）。気体に限られない。
ウ: 誤り。触媒は活性化エネルギーを変えて反応の経路を変えるが、最初と最後の状態が同じなので反応エンタルピーは変わらない。
エ: 誤り。逆向きの反応の反応エンタルピーは、大きさが同じで符号が逆になる。
オ: 正しい。黒鉛から一酸化炭素だけを生じさせる反応は直接測定が難しいが、黒鉛の燃焼と一酸化炭素の燃焼の反応エンタルピーを組み合わせて求められる。
よって正しいものはオ。