化学反応とエネルギー（知識）の問題

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 $1\mathrm{mol}$ 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 $1\mathrm{mol}$ 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 $1\mathrm{mol}$ 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 $1\mathrm{mol}$ 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。

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〜エのうちから 1 つ選べ。ただし、変化はすべて一定の圧力のもとで起こるものとする。

「使い捨てカイロは、袋の中の鉄粉が空気中の酸素とゆっくり反応するときに、カイロが温かくなることを利用している。この鉄の酸化反応の反応エンタルピー $\Delta H$ は（ a ）の値である。一方、冷却パックは、硝酸アンモニウム $\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3$ が水に溶けるときに、液の温度が下がることを利用している。この溶解では、生じた水溶液のエンタルピーは、溶解する前の硝酸アンモニウムと水のエンタルピーの和より（ b ）。」

一定圧力のもとで起こる次のア〜オの変化のうち、変化に伴うエンタルピー変化 $\Delta H$ が正の値となるもの（周囲から熱を吸収するもの）を、すべて選べ。

• ア　水素 ${\mathrm{H}}_2$ が酸素 ${\mathrm{O}}_2$ と反応して、液体の水 ${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$ が生じる。
• イ　炭酸カルシウム $\mathrm{CaC}{\mathrm{O}}_3$ が分解して、酸化カルシウム $\mathrm{CaO}$ と二酸化炭素 $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ が生じる。
• ウ　酸化カルシウム $\mathrm{CaO}$ が水と反応して、水酸化カルシウム $\mathrm{Ca}(\mathrm{OH}{)}_2$ が生じる。
• エ　硝酸アンモニウム $\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3$ の結晶が多量の水に溶解する。
• オ　水蒸気が凝縮して、液体の水になる。

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。

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。