熱化学式の計算問題教えて下さい！

質問

化学の問題の解き方がわかりません。どなたか教えて下さい！
酸化カルシウム１molに塩酸を加えて1molの塩化カルシウムが出来るときの反応熱は194kjである。また酸化カルシウム1molに水を加えて1molの水酸化カルシウムができるときの反応熱は65kjである。このデータから、熱化学方程式を用いて、水酸化カルシウムと塩酸の反応から1molの塩化カルシウムが出来るときの反応熱を計算するといくらになるか？という問題です。
CaO（固）＋HCl（液）＝CaCl（固）＋OH（気）＋194kj
CaO（固）＋H2O（液）＝Ca（OH)2（固）＋65kj
Ca（OH)2（固）＋HCl（液）＝CaCl（固）＋H2O（液）＋OH（気）＋Q　？
この式合ってますか？どうやって計算したら良いのでしょう？よろしくお願いします！

回答No.4

htms42 · ベストアンサー

＞ CaCl２の液になるとは、わかりませんでした！

これに対して＃３様は
＞水溶液かどうかを憶えておくことももちろん重要ですが、・・・
＞CaCl2の状態が解答に関係するなら、
CaCl2(固体)=CaCl2(水溶液)+▲kJ
のような式が問題の中に出てきます。そのような式が問題の中に無いということは、式3のCaCl2も式1のCaCl2も同じ状態と考えるしかありません。つまり問題を解くことだけに関して言うならCaCl2の状態は考えなくてもよいということです。

と書かれています。でもこれは考えすぎでしょう。
問題文の中の式
＞CaO（固）＋HCl（液）＝CaCl（固）＋OH（気）＋194kj
＞CaO（固）＋H2O（液）＝Ca（OH)2（固）＋65kj
＞Ca（OH)2（固）＋HCl（液）＝CaCl（固）＋H2O（液）＋OH（気）＋Q　？
でＨＣｌ（液）というのはＨＣｌ（水溶液）の意味です。
ＨＣｌは常温で気体の物質ですから常温での反応で液体状態のＨＣｌが出てくることはありません。塩酸というのはＨＣｌの水溶液であるというのは習っていると思います。ここでの塩酸は水の多い塩酸ですから希塩酸です。
（三態の1つとしての液体と混同しますので水溶液という意味のときはＨＣｌ（ａｑ）と書きます。（ａｑ）を単独で使うと水溶液を作るために用いる大量の水の意味になります。ａｑは水を意味する　ａｑｕａ　の省略形です。教科書に載っていると思います。）
水溶液中で起こった反応の生成物に（固）という状態が書いてあれば沈殿が生じたということになります。ＣａＣｌ２　は水によく溶ける物質ですから希塩酸との反応で沈殿を生じることはありません。ＣａＣｌ２（ａｑ）と書かれることになります。

３つの式を書きなおしてみます。
ＣａＯ（固）＋２ＨＣｌ（ａｑ）＝ＣａＣｌ２（ａｑ）＋１９４ｋＪ
ＣａＯ（固）＋Ｈ２Ｏ（液）＝Ｃａ(ＯＨ)２（固）＋６５ｋＪ
Ｃａ(ＯＨ)２（固）＋２ＨＣｌ（ａｑ）＝ＣａＣｌ２（ａｑ）＋ＱｋＪ
（反応によって生じたＨ２Ｏは（ａｑ）のなかに含めてしまっています。）

ＣａＣｌ２（固）を水に溶かして水溶液にするという反応はＣａＣｌ２（固）が出来ないのですから考える必要はありません。

ＣａＯ（固）＋Ｈ２Ｏ（液）＝Ｃａ(ＯＨ)２（固）＋６５ｋＪ　（ア）
という式には注意が必要です。
この式でＣａ(ＯＨ)２（固）と書いてあるのでＣａＣｌ２（固）も正しいと思ってしまわれた可能性があるからです。
この場合のＨ２Ｏ（液）はＣａＯと１：１で反応してＣａ(ＯＨ)２（固）を作るＨ２Ｏです。水溶液を作る水　ａｑ　ではありません。
ＣａＯ（固）については水溶液のＣａ(ＯＨ)２を作る反応を考えることも出来ます。
ＣａＯ（固）＋ａｑ＝Ｃａ(ＯＨ)２（ａｑ）＋△ｋＪ　（イ）
したがって途中の状態を変えた反応式の組も可能になります。
ＣａＯ（固）＋２ＨＣｌ（ａｑ）＝ＣａＣｌ２（ａｑ）＋１９４ｋＪ
ＣａＯ（固）＋ａｑ＝Ｃａ(ＯＨ)２（ａｑ）＋６５ｋＪ
Ｃａ(ＯＨ)２（ａｑ）＋２ＨＣｌ（ａｑ）＝ＣａＣｌ２（ａｑ）＋ＱｋＪ

２つ目の式のＣａ(ＯＨ)２の状態と３つ目の式のＣａ(ＯＨ)２の状態は一致している必要があります。一致していなければヘスの法則を使うことが出来ません。
途中にＣａ(ＯＨ)２（固）とＣａ(ＯＨ)２（ａｑ）の２つの状態をはさんで４つの式でヘスの法則を考えることも出来ます。

お礼

詳しい説明をありがとうございます！
深い知識を授けていただいて、感謝です！
早く化学がわかるようになりたいです！

回答No.3

masao_nak

> ありがとうございます！
> CaCl２の液になるとは、わかりませんでした！
> 教えていただいて、助かります！
> では、求める式も、
> Ca（OH)２（固）＋２HCl（液）＝CaCl２（液）＋２H2O（液）＋Q
> になるのでしょうか？
> 水は2分子出来ますが、この場合の反応熱Qも、１９４kjでよいのでし> ょうか？

横から失礼します。
htms42さんが答えておられますように、水溶液は十分に薄いなら関係しないということです。

水溶液かどうかを憶えておくことももちろん重要ですが、そもそもの問題は以下の通りでした。(下付の数字にあたるものは適当に読み替えておいてください)
CaO+2HCl=CaCl2+H20+194kJ　　　…式1(問題文より)
CaO+H2O=Ca(OH)2+65kJ　　　　　…式2(問題文より)
Ca(OH)2+2HCl=CaCl2+2H2O+□kJ　…式3←この□の部分が答。

CaCl2の状態が解答に関係するなら、
CaCl2(固体)=CaCl2(水溶液)+▲kJ
のような式が問題の中に出てきます。そのような式が問題の中に無いということは、式3のCaCl2も式1のCaCl2も同じ状態と考えるしかありません。つまり問題を解くことだけに関して言うならCaCl2の状態は考えなくてもよいということです。水溶液の濃さに関しても同じで、問題文で触れていなければ関係しないということです。

したがって、式3に合わせて、式1、式2を使って、
Ca(OH)2+2HCl=...になるように書いていき、...=CaCl2+2H2O+■の形にできれば答えが出ます。

式2より
Ca(OH)2　　　　 =CaO　　　　 +H2O-65kJ　式2'
式3の形にするには「+2HCl」が必要なので、式2'の両辺に2HClを足して、
Ca(OH)2+2HCl =CaO+2HCl +H2O-65kJ　式2''
　　　　　　　　　　　CaO+2HCl　　　　　　　　=CaCl2+H2O　　　　　　　+194kJ　…式1より
式1を式2''に合わせて両式に「+H2O-65kJ」を加える。
　　　　　　　　　　　CaO+2HCl+H2O-65kJ=CaCl2+H2O+H2O-65kJ+194kJ　式1'
式2''の右辺と式1'の左辺は同じなので、次のように書ける。
Ca(OH)2+2HCl=CaO+2HCl+H2O-65kJ=CaCl2+H2O+H2O-65kJ+194kJ　式4
式4の真ん中の式を飛ばして右辺を整理すれば、次のように書ける。
Ca(OH)2+2HCl　　　　　　　　　　　　　　　=CaCl2+2H2O+129kJ　
これは、式3の□kJが解った式である。
したがって答えは129kJである。

お礼

丁寧な解説ありがとうございます！
化学の考え方の深淵も、ちょっとだけ覗けたような気分です。
難しいことだらけですが、これからもがんばります！

回答No.2

htms42

＞CaO（固）＋HCl（液）＝CaCl（固）＋OH（気）＋194kj
＞CaO（固）＋H2O（液）＝Ca（OH)2（固）＋65kj
＞Ca（OH)2（固）＋HCl（液）＝CaCl（固）＋H2O（液）＋OH（気）＋Q　？
ＣａＯ、Ｃａ(ＯＨ)２　という式を書いていますね。
ＯＨ－　２つと結びついた式を書いていますからＣａ２＋だということが分かるはずです。Ｏ２－と結合しているということからも同じことが言えます。化学式を組み立てていくのではなくて物質ごとにバラバラに覚えていっているのではないでしょうか。
書かれた式の中での整合性を考えることをやるだけでもかなり間違いが減るはずです。
ＯＨ(気)　という物質が存在するというのを習いましたか。
ＯＨという変な物質を考えなくてはならなくなったということからもＣａＣｌという式を疑うということが出来そうです。
化学反応式をきちんと書くことができなければ熱化学方程式には行き着くことが出来ません。

（１）ＣａＯ(固)＋２ＨＣｌ(液)→ＣａＣｌ２(液）＋Ｈ２Ｏ（液体）

（２）ＣａＯ(固体)＋Ｈ２Ｏ（液）→Ｃａ(ＯＨ)２（固）
（３）Ｃａ(ＯＨ)２（固）＋２ＨＣｌ（液）→ＣａＣｌ２（液）＋２Ｈ２Ｏ（液）

＞どうやって計算したら良いのでしょう？

何が起こっているかがわかっていないようですね。
３つの式の関係も分かっていないようです。

上の式で（１）と（２）（３）を合わしたものとが同じ内容になっているという理解が必要なのです。
ＨＣｌ(液)としていますが（水溶液）の意味です。
希塩酸に固体の酸化カルシウムを入れると中和反応が起こり塩化カルシウム水溶液になります。この時の反応熱が１９４ｋＪです。でもこの熱は中和熱だけではありません。ＣａＯを水に入れただけでもかなりの熱が出るからです。１９４ｋＪのうち、中和熱に相当する部分はいくらになるでしょうか。
ＣａＯ　→→→１９４ｋＪ→→→　ＣａＣｌ２
　↓→６５ｋＪ→Ｃａ(ＯＨ)2→ＱｋＪ→↑

＞水は2分子出来ますが、この場合の反応熱Qも、１９４kjでよいのでしょうか？

（１）の式の両辺にＨ２Ｏを足してみてください。
ＨＣｌ（液）は元々水溶液ですから水の量が少し変わったということです。濃い溶液の時は水で薄めると発熱が起こる場合があります。熱化学方程式で出てくる反応熱はそういう効果が現れないような薄い溶液を使っていることを前提した値になっています。したがって少し水が増えても反応熱の値には影響が出てこないと考えていいことになります。

＃１
＞塩化カルシウムは吸水性が大きいので気体の塩化水素と反応しても、水和物をつくります

「塩化カルシウム」は「酸化カルシウム」のミスではないでしょうか。
塩化カルシウムも乾燥剤に使いますが「塩化水素と反応する」とは言いませんので。

お礼

詳しい説明をありがとうございました！
まだ化学を学習し出して、1ヶ月ちょっとなので、はっきり言って、ちんぷんかんぷんです。化学式のルールがわかれば、楽しいものだと思うのですが、思っていたより、ずっと複雑です。日本名をウィキで調べて化学式の確認とかをしているので、CaCl２で液体になるとかいう事が出てきませんでした。（見逃しているのかもしれませんが、教科書にも）。
ちょっと教科書を見直してみて、Caの原子価が２価で、２つの共有結合を持てることはわかりましたが、Ca２＋というのは、わかりませんでした。OHは、電離して出来る水酸化イオンOH-があるので、あるのかなあと思いました。状態では、単独では存在しないということでしょうか？
問題は、Q＝Ca（OH)２（固）＋２HCl（液）－CaCl２（液）－２H2の式のCa（OH)２（固）にCaO（固）＋H2O（液）－６５KJを代入。さらにそのCaOにCaCl２（液）＋H2O（液）＋１９４kj－２HClを代入して計算し、Q=１２９kj－H２Oとなり、水が減った分は考えないで、答えは、１２９Kjになりました。
けっこう苦労しましたが、とても勉強になりました。ありがとうございました！

回答No.1

noname#160321

まず式が違います。
>CaO（固）＋HCl（液）＝CaCl（固）＋OH（気）＋194kj
ＣaＯ(固) ＋ ２ＨＣl(液) = ＣaＣl2(液) ＋ Ｈ2Ｏ(液) ＋ 194kＪ
です。塩化カルシウムは吸水性が大きいので気体の塩化水素と反応しても、水和物をつくります。ましてや塩酸は水溶液ですから出来るものは塩化カルシウムの水溶液。

お礼

ありがとうございます！
CaCl２の液になるとは、わかりませんでした！
教えていただいて、助かります！
では、求める式も、
Ca（OH)２（固）＋２HCl（液）＝CaCl２（液）＋２H2O（液）＋Q
になるのでしょうか？
水は2分子出来ますが、この場合の反応熱Qも、１９４kjでよいのでしょうか？