【問題】
メタン(CH4)が、完全燃焼するときの熱化学方程式は次のとおりである。
熱燃焼Qの値は次のうちどれか。
CH4(気)+2O2(気)=CO2(気)+2H2O(液)+[Q]kJ
ただし、二酸化炭素(CO2)、水(H2O)、メタン(CH4)の生成熱の熱化学方程式は、次のとおりとする。なお、(気)は気体の状態、(液)は液体の状態をそれぞれ示している。
C(黒鉛)+O2(気)=CO2(気)+394kJ
H2(気)+(1/2)O2(気)=H2O(液)+286kJ
C(黒鉛)+2H2(気)=CH4(気)+75kJ
<熱化学方程式の解き方>
① CH4(気)+2O2(気)=CO2(気)+2H2O(液)+[Q]kJ
上の①式になるように下の式を足したり引いたりしてQの値を導き出す。
② C(黒鉛)+O2(気)=CO2(気)+394kJ
③ H2(気)+(1/2)O2(気)=H2O(液)+286kJ
④ C(黒鉛)+2H2(気)=CH4(気)+75kJ
ここでは「② C(黒鉛)+O2(気)=CO2(気)+394kJ」をベースに考える。
①と②を見比べると①にはC(黒鉛)が無く②にはあるのが分かる。なので、
②-④をしてC(黒鉛)を消す。そうすると、
⑤ O2(気) - 2H2(気)=CO2(気)+394kJ - CH4(気) - 75kJ
になる。次に①と⑤を見比べると①には2H2(気)がない。なので、
⑤+(③X2)をして2H2(気)を消す。すると、
O2(気)+O2(気)=CO2(気)+394kJ - CH4(気) - 75kJ+2H2O(液)+572kJ
となり、整理すると以下のように答えが出る。
CH4(気)+2O2(気)=CO2(気)+2H2O(液)+[891]kJ
<熱化学方程式の解き方>
① CH4(気)+2O2(気)=CO2(気)+2H2O(液)+[Q]kJ
上の①式になるように下の式を足したり引いたりしてQの値を導き出す。
② C(黒鉛)+O2(気)=CO2(気)+394kJ
③ H2(気)+(1/2)O2(気)=H2O(液)+286kJ
④ C(黒鉛)+2H2(気)=CH4(気)+75kJ
ここでは「② C(黒鉛)+O2(気)=CO2(気)+394kJ」をベースに考える。
①と②を見比べると①にはC(黒鉛)が無く②にはあるのが分かる。なので、
②-④をしてC(黒鉛)を消す。そうすると、
⑤ O2(気) - 2H2(気)=CO2(気)+394kJ - CH4(気) - 75kJ
になる。次に①と⑤を見比べると①には2H2(気)がない。なので、
⑤+(③X2)をして2H2(気)を消す。すると、
O2(気)+O2(気)=CO2(気)+394kJ - CH4(気) - 75kJ+2H2O(液)+572kJ
となり、整理すると以下のように答えが出る。
CH4(気)+2O2(気)=CO2(気)+2H2O(液)+[891]kJ