メタン 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。
メタン 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 か。有効数字 3 桁で求めよ。ただし、原子量は 、 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。
物質量と出入りする熱量
反応式の と反応する物質の質量・物質量から、出入りする熱量を比例で求められる（例: のプロパン が燃えると の発熱）
前提
- 反応エンタルピーと反応式 （高校化学 化学反応とエネルギー）
この技能までの道筋（11 技能）
読み込み中…
右端（太枠）がこの技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。
一覧で見る（前提が先）
- 原子・分子と化学式 （中学理科 化学分野の用語と知識）
- 実験器具の使い方と安全 （中学理科 化学分野の用語と知識）
- 気体の発生方法・性質・集め方 （中学理科 化学分野の用語と知識）
- 分解と化合（化学変化の種類） （中学理科 化学分野の用語と知識）
- 化学変化と熱・質量保存の法則 （中学理科 化学分野の用語と知識）
- 原子量・分子量・式量 （高校化学 物質量と化学反応式）
- 物質量と質量・粒子の数 （高校化学 物質量と化学反応式）
- 気体の体積と物質量 （高校化学 物質量と化学反応式）
- 化学反応式の係数 （中学理科 化学変化と原子・分子）
- 化学反応式と量的関係 （高校化学 物質量と化学反応式）
- 反応エンタルピーと反応式 （高校化学 化学反応とエネルギー）
説明
反応エンタルピー を付した反応式は、「係数どおりの物質量が反応したときに出入りする熱」を表しています。この技能では、実際に反応する物質の質量や物質量から、出入りする熱量を比例の計算で求めます。燃料を燃やしたときの発熱量や、物質を溶かしたときの吸熱量を見積もる場面で使います。
なぜそうしてよいのか
反応式の係数は物質量の比を表し、 はその係数どおりの物質量が反応したときの値です。たとえば （気）（気）（気）（液） は、「プロパン 1 mol が燃えると の熱が出る」ことを意味します。
同じ反応を 2 回分起こせば熱も 2 倍、半分なら熱も半分です。つまり、出入りする熱量は反応する物質の物質量に比例します。よって、プロパン が燃えたときの発熱量は です。
注意するのは、基準にする物質の係数が 1 とは限らないことです。係数が 2 なら、 は「その物質 2 mol 分」の値なので、1 mol あたりはその半分になります。また、 の符号は熱の向き（負なら発熱、正なら吸熱）を表すので、「何 kJ の熱が出るか」と問われたら、絶対値を使って答えます。
手順
反応式で、量がわかっている物質を選び、その係数 と を読み取る
その物質の質量が与えられていれば、モル質量で割って物質量 を求める：
比例で熱量を求める：
の符号から、発熱か吸熱かを決めて答える（ なら発熱、 なら吸熱）
例題
水素の燃焼は次の反応式で表される。
水素 が完全燃焼するとき、発生する熱量は何 か。有効数字 2 桁で求めよ。原子量は とする。
例題の解答
手順 1：量がわかっているのは で、係数は 、。つまり、 が燃えると の熱が出る。
手順 2： のモル質量は なので、。
手順 3：。
手順 4： なので発熱。有効数字 2 桁にして、発生する熱量は 。
答え:
よくある誤り
基準の物質の係数で割り忘れる誤り。上の例で としてしまう。 は 2 mol 分なので、正しくは
質量をそのまま物質量として使う誤り。 を としてしまう。正しくはモル質量で割って
「発生する熱量」を負の値で答えてしまう誤り。 の負号は「発熱」を表すので、発生する熱量は正の値 で答える。正しくは、熱量は絶対値、向きは「発熱・吸熱」のことばで表す
反応式中の別の物質の物質量で比例させてしまう誤り。例えば が 生成したのに、 の係数 1 で割って とする。正しくは、物質量がわかっている物質（ここでは 、係数 2）の係数で割って
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
プロパン の燃焼は、次の反応エンタルピーを付した反応式で表される。
プロパン を、十分な量の酸素と一定圧力のもとで完全に燃焼させ、生じた水はすべて液体になったとする。このとき放出される熱量は何 kJ か。原子量は 、 とし、有効数字 2 桁で求めよ。
気体の過酸化水素 が分解して、気体の水と酸素が生じる反応
を考える。 分子は の構造をもち、 結合 2 つと 結合 1 つからなる。 分子は 結合 2 つ、 分子は 結合 1 つからなる。結合エネルギーは、：、：、： とし、どの分子中の 結合も同じ結合エネルギーをもつとする。原子量は 、 とする。
気体の過酸化水素 がすべてこの反応で分解したとき、放出される熱量は何 kJ か。反応は一定圧力のもとで進み、物質はすべて気体のまま反応するとする。有効数字 2 桁で求めよ。
アンモニア は燃焼しても二酸化炭素を出さない燃料として注目されている。アンモニアを完全燃焼させると、窒素 と水 が生じる。
、 におけるアンモニア（気体）の生成エンタルピーは 、水（液体）の生成エンタルピーは である。
アンモニアを完全燃焼させて の熱を得るには、アンモニアは何 必要か。ただし、反応は 、 で行い、生じる水はすべて液体とする。原子量は 、 とし、有効数字 2 桁で答えよ。
アルコールランプでエタノール （液体） を完全燃焼させ、ビーカーに入れた の水 を加熱した。燃焼で発生した熱のうち だけが水の温度上昇に使われ、残りは周囲に逃げたものとする。
エタノール（液体）の燃焼エンタルピーは 、水の比熱は とする。また、水の蒸発は無視し、原子量は 、、 とする。
加熱後の水の温度は何 か。有効数字 2 桁で答えよ。
次のデータを用いて、メタンの燃焼で放出される熱量を求めたい。
- 結合エネルギー： 、 、
- 黒鉛の昇華：
- 二酸化炭素の生成：
- 水の蒸発：
分子は 2 つの 結合をもち、2 つの結合エネルギーは等しいとする。 結合の結合エネルギーは与えられていないので、上のデータから求めて用いること。また、どの分子中の 結合も同じ結合エネルギーをもつとする。
メタン （気体） を十分な量の酸素と一定圧力のもとで完全燃焼させ、生じた水をすべて液体にしたとき、放出される熱量は何 kJ か。原子量は 、 とし、有効数字 2 桁で求めよ。
赤熱したコークス（黒鉛とみなす）に水蒸気を通すと、次の反応で一酸化炭素と水素が得られる。
この反応は吸熱反応であるため、必要な熱は、別に用意した黒鉛を酸素で完全燃焼させて二酸化炭素にすることで供給する。
、 における次のデータを用いる。
- 黒鉛の燃焼エンタルピー:
- 一酸化炭素（気体）の燃焼エンタルピー:
- 水素（気体）の燃焼エンタルピー: （生じる水は液体）
- 水の蒸発エンタルピー:
反応 によって水素 をつくるとき、反応 で消費される黒鉛と、熱を供給するために燃焼させる黒鉛を合わせて、黒鉛は何 必要か。有効数字 2 桁で答えよ。ただし、反応はすべて 、 で完全に進むものとし、燃焼で発生した熱はすべて反応 に使われるものとする。原子量は とする。
密閉容器に黒鉛 と酸素 を入れて点火したところ、黒鉛と酸素はどちらも残らずに反応し、生成物は一酸化炭素 と二酸化炭素 だけであった。
、 における黒鉛の燃焼エンタルピーは 、一酸化炭素（気体）の燃焼エンタルピーは である。反応前後の物質はすべて 、 にあるとみなし、反応エンタルピーはこれらの値から計算できるものとする。原子量は 、 とする。
この反応で発生した熱量は何 か。有効数字 2 桁で答えよ。
この技能の次に学べること
- 電池の電気エネルギーとエネルギー効率 （高校化学 酸化還元と電池・電気分解）
- 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）
- 中和で発生する熱量と過不足 （高校化学 化学反応とエネルギー）
- 混合物の燃焼熱と組成 （高校化学 化学反応とエネルギー）