エネルギー図の書き方がわからない人へ!習うより慣れろ!

受験化学コーチわたなべ
どうも、わたなべです。

本サイトではエネルギー図に関して

で、一昨日のメルマガでも言いましたが、最近1日4000PVを達成しました。

それに伴い、
質問メールがスゴいきます。

 

これはありがたい事です。

気を引き締めて頑張って行こうと

思います。

勉強法とか、内容に関する質問とか、
非常に多くあります
で、最も困るのが、

この問題を解いてください系の質問。
非常に労力、時間を
導入しなければなりません。

ちょっとカッコ良く言い過ぎました。
『めんどくさいです笑』

 

最近割と忙しいので、
なかなか返せていない人も多いです。
特に多いのが、
この問題のエネルギー図は
どう書くのですか?

 

という質問がスゴい量きてます。

1日1通きてます。

 

正直全部にエネルギー図を書いて渡してると面倒で仕方がありません。エネルギー図の書き方なんて、習うより慣れろです。

ちなみに、エネルギー図の書き方は以下の記事で解説しています。

なので、あなたに今日慣れてもらおうと、ひたすら演習できる記事を書きました。

大体の問題がここに書いてありますし、合法カンニングペーパーでもだいたいの事は書いてあります。

燃焼熱と生成熱

1molのエタノールを完全燃焼させると1368kJの熱を発生する。黒鉛の燃焼熱は394kJ/mol、水の生成熱は286kJ/molである。エタノールの生成熱(kJ/mol)を求めよ。ただし、エタノールおよび水は液体、水素、酸素および二酸化炭素は気体とする。(07神戸学院大)出典:重要問題集

ヘスの法則と反応熱

動画に問題文も含まれています。
出典は重問で、
センター試験の問題です。

反応熱の計算

水(液体)および2-プロパノールC3H8O(液体)の生成熱はそれぞれ286,320kJ/molであり、プロピレンC3H6(気体)および炭素(黒鉛)の燃焼熱はそれぞれ2040,394kJ/molである。プロピレン(気体)に水(液体)を付加させて2-プロパノール(液体)を生成するときの反応熱(kJ/mol)を整数値で求めよ。

結合エネルギー

飽和炭化水素CnH2n+2の生成の熱化学方程式は、次の式で表される。
nC(黒鉛)+(n+1)H2(気)=CnH2n+2(気)+QkJ
(1)①分枝のCnH2n+2に含まれるC-H結合とC-C結合の数のそれぞれを、nを用いて表せ。
(2)Q=90kJであるときnはいくつか。
ただし、C(黒鉛)の小加熱は715kJ/molとし、C-H結合、C-C結合およびH-H結合の結合エネルギーはそれぞれ416kJ/mol,335kJ/mol,437kJ/molとする。(北海道大学)

格子エネルギー

格子エネルギー

化合物が色々混ざる奴

水素の燃焼熱が283kj
マグネシウムと塩酸(HClaq)の反応熱が462kj
酸化マグネシウムと塩酸(HClaq)の反応熱が
157kj
マグネシウムの燃焼熱を求めよ

これをエネルギー図で解きます。

エネルギー図 マグネシウム

 

この赤いところが求める熱量です。

 

今回エネルギー図が完成した後にaqを付け忘れた事に気付きました。よって、直すのが面倒になったため、書いていません。

 

 

 

なので、完全燃焼のMgOよりも、MgCl2がなんで下にあるの?という質問は受け付けません。

 

 

 

MgCl2は水中でイオン化して水和しているからです。

 

 

この問題は、ポイントは、水素に振り回されない事です。水素を「単体だしな〜」とか考えだすと、面倒な事になります。

 

 

今回どう考えても主役はマグネシウム系の物質です。

 

なので、水素はこのように、MgCl2の付き人のように書きます。

エネルギー図 書き方

数字を書くとこのようになります。

 

ちなみにここまで書くとMgCl2+H2の方がMgO+2HClよりもエネルギーレベルが高かった事がわかります。

 

 

でも、これは書いてみないとわからない事なので、そしてこの問題を解く上で一切関係ありません。

 

これより求める熱量は
Q=588kJです。

複合的なエネルギー図の問題

水素0.100molを完全燃焼させ、生成した全ての水を過剰の酸化バリウムBaOと反応させた。このとき、水素の燃焼で生じた熱量と水が酸化バリウムと反応したときに生じた熱量の和は39.1kJ(発熱)であった。また、バリウム0.100molを完全燃焼させ、酸化バリウムを生成させたところ、55.4kJの発熱が観測された。以上の結果から、水酸化バリウムBa(OH)2の生成熱を計算すると何kJ/molになるか。

①-1336②-945③945④94.5⑤16.3

この問題のポイントはすべて0.100molで行われている。つまり、最終的に出した熱量を答えでは10倍しなければならない。

 

そしてもう1つのポイントは、水素の燃焼熱酸化バリウムと水の反応の反応熱与えられていないということ。

 

この2つがまとめて与えられているが、エネルギー図を書こうとすると、わかるが

 

H2とO2とBaが同じエネルギーレベルに書かれる事になる。

それを考えるとH2の燃焼熱をxkJ、反応熱をykJと考えた方が都合のいい事がわかる。

そして、x+yが与えられている39.1kJである。
エネルギー図 書き方

エネルギー図書き方

このようになるため94.5kJとなるが、最終的に10倍するから945kJ/molとなります。

大分色々な種類の奴を
やりました。

なるべく、
「このエネルギー図を書いてください」
と言う前に、ここで似たような考え方は
無いだろうかと考えましょう。

何度も言いますが、
まだ、エネルギー図の書き方を
知らない人は↓からダウンロードしてください

25 件のコメント

  • エネルギー図苦手 より:

    今日塾でテストがあって熱化学の問題がでて、水素の結合エネルギーを求めるものでした。
    エネルギーずを書いて吸熱だから↑だなぁ~と思い答えに-437kJ/mol?だったかな?まあ値はどうでもいいです。
    と思ったら437kJ/molが答えでした。結合エネルギーは吸熱だからマイナスがつくのではないのですか?結合エネルギーの絶対値はあってました

    • 受験化学コーチわたなべ より:

      ○○エネルギーは、左辺に熱量だからです。

      • エネルギー図苦手 より:

        じゃあ逆に〇〇エネルギー、〇〇熱を答えろって問題でマイナスがつくときってどんなときですか?

        • 受験化学コーチわたなべ より:

          ○○熱で右辺にあるのに、マイナスのときです。

          • エネルギー図苦手 より:

            〇〇エネルギーなら
            例えばH2+Q=2H
            のこのQの位置での符号を
            〇〇熱なら
            例えばC+O2=CO2+Q
            のこのQの位置での符号を
            答えとすれば良いということですか?

            • 受験化学コーチわたなべ より:

              そういうことです。
              エネルギー図をあの通りにかけば、
              ちゃんと出てきます。

  • TNK より:

    4問目の「反応熱の計算」の解説でかなりO2を省略してエネルギー図を書いていたと思うのですが、どのようなときに省略(O2は考えない)して良いのですか?

    • 受験化学コーチわたなべ より:

      あんまり、O2の数は
      気にしなくて良いです。
         
      記述問題では書かないといけませんが、
      基本的に燃焼とか、
      O2は無視して考えてます。
         
      さすがに、O2の結合エネルギーを
      考えろとかだったら無視できませんが、

  • mako より:

    2問目の(1)で質問なんですけど、中和熱は、学校では水の係数が1というふうに習いました。なんでBの中和の熱化学方程式の水の係数が1ではなく2のままなんですか?そこの部分がちょっとこんがらがってしまいます、、。
    あと、中和熱はどこからどこまでという範囲はありますか?

    • 受験化学コーチわたなべ より:

      そうですよ。
      中和熱はH++OH=H2O+56kJ
      ですよ。
      2価の酸なら、これの反応が2mol分起るから2ばいですよね。
         
      化合物から化合物ですね。
      水和物から水和物でも良いですけど、
      HClの水和熱のくだりがあれば、
      水和から水和と考えましょう。

      • mako より:

        なるほど!よくわかりました!ここのブログを読んでから化学の分からなかったところが本当にわかるようになりました。学校では公式だけ、とか解き方だけで理由や説明があまりなく意味わからなかったのですが、とても分かるようになりました。知識がつながった感じです。ありがとうございます。

        • 受験化学コーチわたなべ より:

          それは最高ですね!
          是非合格まで使っていって下さい!

  • こんべあ より:

    動画を全て拝見したのですが、どうしても分からない問題があります。

    水素の燃焼熱が283kj
    マグネシウムと塩酸(HClaq)の反応熱が462kj
    酸化マグネシウムと塩酸(HClaq)の反応熱が
    157kj
    マグネシウムの燃焼熱を求めよ

    というものです。
    マグネシウムの反応、酸化マグネシウムの反応、それぞれどこにどう書けばいいのかがよく分かりません。どうか、解説お願いします。

    • 受験化学コーチわたなべ より:

      この記事の一番下に追加したので是非ご覧下さい。

  • H*N より:

    重問100の結合エネルギーの問題(北大)で、C-H結合の結合エネルギーはどうして化合物→原子になるのですか?
    自分でエネルギー図を書いたとき、C-H結合は化合物→単体で切れていると思い、間違えてしまいました。

    • 受験化学コーチわたなべ より:

      炭素の単体は共有結合の結晶です。
      水素の単体はH2です。
      なので、単体にはなりません。

  • sat より:

    重門100の結合エネルギーの問題で、nC(黒鉛)➕(n➕1)H2(気)が昇華熱と結合エネルギーでnC(気)➕2n➕2H(気)になっていますが2n➕2はどこから分かりますか?

    • 受験化学コーチわたなべ より:

      2×(n+1)です。
      H2がHになったら2Hですよね。

  • ゆーたりあん より:

    質問失礼致します
    問題 次のQを求めよ。
    C黒鉛+H2O気=CO気+H2+Q、、、☆
    ただし以下のものを使う
    C黒鉛の燃焼熱394kJ
    H2Oの生成熱242kJ
    COの燃焼熱283kJ
    COの生成熱111kJ
    という問題なのですが、なんといっても最初に与えられた☆式中に単体のC、化合物のH2Oが入っており、エネルギーずをどう書けばいいかちんぷんかんぷんです、、。教えていただきたいです。

  • もろ より:

    一個目の例題を解いておもったのですが、エネルギー図を作るためには、まず反応式を作ってなにが何モルできるのかを確かめる必要がありませんか?そこからエネルギー図を作ってたら倍の時間かかりませんか?動画ではいきなりエネルギー図をつくっていましたが、なぜですか??

    • 受験化学コーチわたなべ より:

      いえ、C2H6Oのエタノールを燃焼したら2molの二酸化炭素と3molの水が出来るのは反応式は一切関係ありません。

  • たか より:

    明治大学の問題のエネルギー図でどうして水の係数は1のままなんですか?

  • いけちゃん より:

    C が、炭素のまま反応するか、黒鉛になってから反応するのかがわかりません!
    昇華っていう過程を経らなくてはいけないのかどうか知りたいです…

    これに悩んだ問題は
    エタンの燃焼熱を求めよ(CH4(g)の燃焼熱は890kj/mol H2O(l)の生成熱は285kj/mol CO2(g)の生成熱は393kj/mol H-Hの結合エネルギーは431 C-Hは412 C-Cは347)
    です
    お願いしますm(_ _)m

  • You より:

    ヘスの法則の問題について質問です。溶解熱は正負どちらの値をとることもあるそうですが、水酸化カリウムの溶解熱が正であるという前提は予備知識から分かったことなのでしょうか?それとも問題文から推測出来るものなのでしょうか?

    • 受験化学コーチわたなべ より:

      僕のエネルギー図の解法の記事を読んでもらえるとわかると思います。まずそちらからお願いします。

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    浪人の夏休みまで死ぬほど勉強したにも関わらず偏差値50を割ることも。そんな状態から効率よく化学を学び化学の偏差値を68まで爆発的に伸ばした。その経験を塾講師としてリアル塾で発揮するも、携われる生徒の数に限界を感じ化学受験テクニック塾を開講。 自己紹介の続きを読む。