化学反応とエネルギー（知識）の問題

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。

「物質が変化するときの反応エンタルピーの総和は、（ a ）だけで決まり、（ b ）には関係しない。この法則を用いると、直接測定することが難しい反応の反応エンタルピーを、ほかの反応の反応エンタルピーから計算で求めることができる。」

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 ）。」

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。

反応物と生成物がすべて気体である、ある化学反応を考える。この反応では、反応物に含まれるすべての共有結合の結合エネルギーの総和が、生成物に含まれるすべての共有結合の結合エネルギーの総和よりも大きい。一定圧力のもとでこの反応が起こるとき、この反応の反応エンタルピー $\Delta H$ の符号と反応の種類の組み合わせとして最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。

• ア　$\Delta H<0$ であり、発熱反応である。
• イ　$\Delta H>0$ であり、吸熱反応である。
• ウ　$\Delta H>0$ であり、発熱反応である。
• エ　$\Delta H<0$ であり、吸熱反応である。

次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして正しいものを、下のア〜エから 1 つ選べ。

一定圧力のもとで物質が変化するとき、出入りする熱の総和（反応エンタルピーの総和）は、変化の前の状態と変化の後の状態だけで決まり、変化の途中の（ a ）にはよらない。この関係は 1840 年に見いだされ、（ b ）とよばれる。この関係を用いると、直接測定することが難しい反応の反応エンタルピーを、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。