化学反応とエネルギーの問題

熱容量が $80J/K$ の熱量計（容器）に入れた水溶液の中で発熱反応を起こしたところ、水溶液と熱量計の温度がともに $5.0\mathrm{K}$ 上昇した。反応後の水溶液の質量は $100\mathrm{g}$、比熱は $4.2J/(\mathrm{g}\cdot \mathrm{K})$ である。この反応で発生した熱量は何 $\mathrm{kJ}$ か。有効数字 2 桁で答えよ。ただし、発生した熱はすべて水溶液と熱量計の温度上昇に使われ、外部には逃げないものとする。

断熱容器に入れた水 $48.0\mathrm{g}$ に、固体の水酸化ナトリウム $\mathrm{NaOH}$ $2.00\mathrm{g}$ を加えて完全に溶かしたところ、水溶液の温度が $10.0\mathrm{K}$ 上昇した。

水酸化ナトリウム $1\mathrm{mol}$ が水に溶けるときに発生する熱量は何 $\mathrm{kJ}$ か。有効数字 2 桁で求めよ。

ただし、原子量は $\mathrm{H}=1.0$、$\mathrm{O}=16$、$\mathrm{Na}=23$ とし、水溶液の比熱は $4.2J/(\mathrm{g}\cdot \mathrm{K})$ とする。発生した熱はすべて水溶液の温度上昇に使われ、容器や周囲への熱の出入りはないものとする。

$25{}^{\circ }\text{C}$、$1.013\times 10^5\text{Pa}$ において、黒鉛 $\text{C}$、水素 ${\text{H}}_2$、エタノール ${\text{C}}_2{\text{H}}_5\text{OH}$（液体）の燃焼エンタルピーは次のとおりである。ただし、燃焼で生じる水はすべて液体とする。

• 黒鉛 $\text{C}$: $-394\text{kJ/mol}$
• 水素 ${\text{H}}_2$: $-286\text{kJ/mol}$
• エタノール ${\text{C}}_2{\text{H}}_5\text{OH}$（液体）: $-1368\text{kJ/mol}$

これらの値を用いて、液体のエタノールの生成エンタルピーは何 $\text{kJ/mol}$ か。整数で答えよ。

$0.20mol/L$ の塩酸 $100\mathrm{mL}$ に、$0.10mol/L$ の水酸化ナトリウム水溶液 $300\mathrm{mL}$ を加えて混ぜた。このとき発生する熱量は何 $\mathrm{kJ}$ か。有効数字 2 桁で答えよ。ただし、中和の反応エンタルピーは次の反応式で表されるものとし、塩酸と水酸化ナトリウムはどちらも水溶液中で完全に電離しているものとする。
$${\mathrm{H}}^{+}(\mathrm{aq})+\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}(\mathrm{aq})\to {\mathrm{H}}_2\mathrm{O}(\text{液})\Delta H=-56\mathrm{kJ}$$

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。