熱容量が 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 上昇した。反応後の水溶液の質量は 、比熱は である。この反応で発生した熱量は何 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。
熱量計の熱容量を含む熱量の測定
水（溶液）と容器の両方が熱を吸収するときの熱量 を求められ、熱量のわかっている反応（中和など）の実験から熱量計の熱容量 を求めて、別の実験の発熱量の計算に使える
前提
- 比熱と温度変化から求める発熱量 （高校化学 化学反応とエネルギー）
- モル濃度 （高校化学 物質量と化学反応式）
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説明
実際の実験では、反応で出た熱は溶液だけでなく、溶液を入れた容器（熱量計）や温度計も温めます。この技能では、溶液と容器の両方が吸収する熱量を で求めます。 は熱量計の熱容量で、まず発熱量のわかっている反応（中和など）の実験から を求めておき、それを別の実験の発熱量の計算に使います。
なぜそうしてよいのか
熱容量 は「その物体全体の温度を 上げるのに必要な熱量」です。熱量計の容器の温度が 上がれば、容器は の熱を吸収しています。一方、溶液は の熱を吸収します。反応で出た熱が外へ逃げず、溶液と容器だけに配られたとすれば、出た熱量はこの 2 つの和
です。溶液と容器は接しているので、同じ温度変化 になるとみなします。
容器の熱容量 は、形や材質がまちまちなので、計算では求めにくい量です。そこで、出る熱量 がすでにわかっている反応（例えば中和エンタルピーと物質量から求まる中和の発熱量）をその熱量計で起こし、温度変化 を測ります。すると の中で 以外がすべてわかるので、 と求められます。こうして測った は、同じ熱量計を使う別の実験でもそのまま使えます。
手順
熱を出した反応の熱量 を求める。中和なら （J に直す）
溶液の質量 と比熱 から、溶液が あたりに吸収する熱量 を求める
熱量の式 を書く
求めたい量について解く。熱容量なら 、発熱量なら をそのまま計算する
例題
ある熱量計に の塩酸 を入れ、同じ温度の の水酸化ナトリウム水溶液 を加えたところ、温度が 上昇した。この熱量計の熱容量は何 か。有効数字 2 桁で求めよ。ただし、中和は （aq）（aq）（液） で表され、混合後の溶液の質量は 、比熱は とする。また、発生した熱は溶液と熱量計だけに吸収され、外へは逃げないものとする。
例題の解答
手順 1： も も なので、生じた水は 。発熱量は 。
手順 2：。
手順 3：。
手順 4：。
答え:
よくある誤り
熱量計の熱容量を忘れて、溶液の分だけで計算してしまう誤り。 を発熱量とすると、出た熱 より小さくなる。正しくは容器が吸収した分も足して
熱容量 に質量をかけてしまう誤り。 とする。熱容量は容器全体で あたりの値なので、正しくは をそのまま足す
J と kJ を混ぜて計算してしまう誤り。 として を負の値にする。正しくは単位をそろえて
溶液の質量に、混ぜる前の片方の溶液の質量だけを使う誤り。 として とする。熱を受け取るのは混合後の溶液全体なので、正しくは
この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。
入口の問題
この技能を使う問題
熱量計の容器に の水 を入れ、容器内でエタノール （液体） を十分な量の酸素と完全燃焼させた。燃焼で生じた熱はすべて水と容器に吸収され、水と容器の温度はどちらも になった。
水の比熱は 、容器の熱容量は とし、熱は外部に逃げないものとする。燃焼で生じた水と二酸化炭素、加えた酸素が吸収する熱は無視する。原子量は 、、 とする。
この実験の結果から、エタノール が完全燃焼するときに放出される熱量は何 kJ か。有効数字 2 桁で求めよ。
断熱された熱量計（容器と温度計・かき混ぜ棒を含む）を用いて、次の 2 つの実験を行った。
実験 1 熱量計に の塩酸 を入れ、同じ温度の の水酸化ナトリウム水溶液 を加えてすばやく混合したところ、溶液と熱量計の温度は 上昇した。
実験 2 実験 1 と同じ熱量計に の塩酸 を入れ、同じ温度のマグネシウム の粉末 を加えたところ、マグネシウムは の反応ですべて溶け、溶液と熱量計の温度は 上昇した。
中和の反応エンタルピーは について とする。どちらの実験でも、溶液の密度は 、比熱は とし、溶液の質量は混合前の溶液の体積から求め、加えたマグネシウムの質量は無視する。反応は一定圧力のもとで進み、発生した熱はすべて溶液と熱量計に吸収され、外部への熱の出入りや、発生した水素が持ち去る熱は無視する。熱量計の熱容量は 2 つの実験で同じとする。原子量は とする。
これらの実験結果から、マグネシウム が塩酸と反応するときに発生する熱量は何 kJ か。有効数字 2 桁で求めよ。
断熱された容器（かくはん棒と温度計を含む）を用いて、次の実験 I、II を行った。容器の熱容量は実験 I と II で同じであり、外部との熱の出入りはないものとする。
実験 I 容器に の水 を入れ、容器全体も になったところで、 の水 を加えてよくかき混ぜたところ、全体の温度は で一定になった。
実験 II 実験 I の後、容器を空にして乾かし、再び にした。この容器に の 塩酸 を入れ、さらに の 水酸化ナトリウム水溶液 を加えてすばやくかき混ぜたところ、全体の温度は最高で になった。
水および水溶液の比熱はすべて 、水溶液の密度はすべて とし、混合による体積変化は無視する。また、発生した熱はすべて混合後の水溶液と容器の温度上昇に使われたものとする。
実験 II の結果から求められる、次の熱化学反応式の反応エンタルピー は何 か。有効数字 2 桁で答えよ。