化学反応とエネルギーの問題

エチレン ${\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_4$（気）と水素 ${\mathrm{H}}_2$（気）が反応してエタン ${\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_6$（気）ができる反応は、次の反応式で表される。
$${\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_4(\text{気})+{\mathrm{H}}_2(\text{気})\to {\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_6(\text{気})\Delta H=x\mathrm{kJ}$$
${\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_4$（気）の生成エンタルピーを $52kJ/mol$、${\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_6$（気）の生成エンタルピーを $-84kJ/mol$ とするとき、$x$ の値を整数で求めよ。ただし、単体の生成エンタルピーは $0kJ/mol$ とする。

窒素と水素からアンモニアが生成する反応は、次の熱化学反応式で表される。

$${\text{N}}_2(\text{気})+3{\text{H}}_2(\text{気})⟶2{\text{NH}}_3(\text{気})\Delta H=Q\text{kJ}$$

結合エネルギーを $\text{N}\equiv \text{N}$ $945\text{kJ/mol}$、$\text{H-H}$ $436\text{kJ/mol}$、$\text{N-H}$ $391\text{kJ/mol}$ として、$Q$ の値を求めよ。整数で答えよ。

水素と酸素から液体の水ができる反応は、反応エンタルピーを付して次のように表される。

$$2{\mathrm{H}}_2(\text{気})+{\mathrm{O}}_2(\text{気})⟶2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}(\text{液})\Delta H=-572\mathrm{kJ}$$

これをもとに、液体の水 $1\mathrm{mol}$ を水素と酸素に分解する反応

$${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}(\text{液})⟶{\mathrm{H}}_2(\text{気})+\frac{1}{2}{\mathrm{O}}_2(\text{気})\Delta H=x\mathrm{kJ}$$

の $x$ の値を求めよ。ただし、どちらの反応も同じ温度・圧力のもとで考えるものとする。

水素と酸素から水ができる反応について、生じる水が液体のときと気体のときの反応エンタルピーは、それぞれ次のように表される。

$${\mathrm{H}}_2(\text{気})+\frac{1}{2}{\mathrm{O}}_2(\text{気})⟶{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}(\text{液})\Delta H_1=-286\mathrm{kJ}(1)$$

$${\mathrm{H}}_2(\text{気})+\frac{1}{2}{\mathrm{O}}_2(\text{気})⟶{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}(\text{気})\Delta H_2=-242\mathrm{kJ}(2)$$

これらを用いて、液体の水 $1\mathrm{mol}$ が蒸発する変化

$${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}(\text{液})⟶{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}(\text{気})\Delta H=x\mathrm{kJ}$$

の $x$ の値を求めよ。ただし、すべての変化は同じ温度・圧力のもとで考えるものとする。

メタン $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_4$ の燃焼は、反応エンタルピーを付して次のように表される。

$$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_4(\text{気})+2{\mathrm{O}}_2(\text{気})⟶\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2(\text{気})+2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}(\text{液})\Delta H=-890\mathrm{kJ}$$

メタン $3.20\mathrm{g}$ を十分な量の酸素で完全に燃焼させたとき、発生する熱量は何 $\mathrm{kJ}$ か。有効数字 3 桁で求めよ。ただし、原子量は $\mathrm{H}=1.0$、$\mathrm{C}=12$ とし、反応は上の式と同じ温度・圧力のもとで起こるものとする。