危険物取扱者 乙4「物理・化学」のうち、反応熱・熱化学方程式・ヘスの法則の問題です(大分類:化学・重要度B)。一問一答5問 → 五肢択一2問の順に解き、解答・解説は各問題の下を開いて確認してください。
一問一答(○×)
重要度:B 難易度:★☆☆
問1:燃焼は、熱を放出する発熱反応である。
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正解:○
反応に伴って熱を放出する反応を発熱反応といい、燃焼は発熱反応です。
重要度:B 難易度:★☆☆
問2:燃焼熱とは、物質1gが完全燃焼するときに発生する熱量をいう。
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正解:×
燃焼熱は、物質1gではなく物質1molが完全燃焼するときに発生する熱量(kJ/mol)です。
重要度:B 難易度:★★☆
問3:メタンの燃焼熱を890kJ/molとすると、メタン3molが完全燃焼したときに発生する熱量は2670kJである。
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正解:○
反応熱は反応する物質量に比例するので、890×3=2670kJです。
重要度:B 難易度:★★☆
問4:炭素(黒鉛)の燃焼熱は、二酸化炭素の生成熱に等しい。
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正解:○
炭素(黒鉛)が完全燃焼する反応 C+O2→CO2 は、二酸化炭素1molが成分元素の単体から生成する反応でもあるため、両者は等しく約394kJ/molです。
重要度:B 難易度:★★★
問5:燃焼熱を水素286kJ/mol、プロパン2219kJ/molとすると、1gあたりの燃焼熱はプロパンのほうが水素より大きい。ただし、原子量はH=1、C=12とする。
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正解:×
1gあたりでは、水素286÷2=143kJ/g、プロパン2219÷44≒50.4kJ/gで、水素のほうが大きくなります。1molあたりではプロパンのほうが大きいので、区別が必要です。
五肢択一
重要度:B 難易度:★★☆
問6:反応熱について、次のうち誤っているものはどれか。
- 化合物1molがその成分元素の単体から生成するときに出入りする熱量を、生成熱という。
- ヘスの法則によれば、反応熱の総和は、反応の最初と最後の状態が同じでも、反応の経路によって異なる。
- 熱化学方程式では物質の状態を書く。水の生成熱は、液体の水と気体の水とで異なる。
- 発熱反応の熱化学方程式を逆向きにすると、同じ大きさの熱を吸収する吸熱反応になる。
- 反応熱は、反応する物質の物質量に比例する。
【第6問:正解と解説】
正解:2
正解は2です。ヘスの法則(総熱量保存の法則)では、反応熱の総和は反応の経路によらず、反応の最初と最後の状態だけで決まります。
1:正しい。
2:誤り。反応熱の総和は経路によらず一定です。
3:正しい。液体の水は約286kJ/mol、気体の水は約242kJ/molで、差の約44kJは水の蒸発熱に相当します。
4:正しい。
5:正しい。
重要度:B 難易度:★★★
問7:炭素(黒鉛)の燃焼熱を394kJ/mol、水素の燃焼熱を286kJ/mol、エタノールC2H5OHの燃焼熱を1368kJ/molとするとき、エタノールの生成熱(2C+3H2+1/2O2→C2H5OH)について、次のうち正しいものはどれか。ただし、燃焼で生じる水はいずれも液体とする。
- 278kJ/mol
- 672kJ/mol
- 1136kJ/mol
- 1646kJ/mol
- 3014kJ/mol
【第7問:正解と解説】
正解:1
正解は1です。ヘスの法則により、成分元素の単体と化合物をそれぞれ同じ生成物(CO2と液体の水)まで完全燃焼させる経路をそろえると、生成熱=(単体の燃焼熱×係数の和)−(化合物の燃焼熱)となります(酸素は燃焼しないので加えません)。2×394+3×286−1368=788+858−1368=278kJ/molです。
1:正しい。
2:誤り。3×394+3×286−1368=672で、炭素を3molとしています。炭素の係数は2です。
3:誤り。2×394+6×286−1368=1136で、水素原子の数6を水素H2の係数にしています。H2の係数は3です。
4:誤り。2×394+3×286=1646で、エタノールの燃焼熱を引いていません。
5:誤り。2×394+3×286+1368=3014で、エタノールの燃焼熱を引かずに足しています。
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