希釈熱の算出方法について

質問

70～98%の任意の濃度の「硫酸」を、5～10%の任意の濃度に
希釈した場合に発生する「熱量」の算出方法を、教えて
下さい。

例題として、「20℃,70%硫酸1kgを、20℃の水にて5%に
希釈した場合、その5%硫酸溶液(比重は1として下さい)
が何℃になっているか。」
を解きながらご説明頂ければ、当方も理解し易いです。

なお、当方、「化学便覧」の希釈エンタルビーの一覧表は
持っております。

以上、皆様の知識を拝借いただければ幸いです。

回答No.1

rei00 · ベストアンサー

私も専門外で良く解らないのですが，回答が付かないようですので，詳しい方の回答の呼び水になればと思い回答いたします。

　「化学便覧」は御覧になったようですが，そこに出ている「希釈エンタルピー」の説明は御覧になりましたか？　以下の回答はその説明を私流に解釈したものですので，注意してご覧下さい。

　まづ，「改定４版　化学便覧　基礎編 II」の p. 257 に「希釈エンタルピー（ΔＨ(m)）」は『質量モル濃度ｍの水溶液に水を加えて無限希釈水溶液に希釈するさいに吸収する溶質１モル当りの熱量』とあり，濃度 ｍ1 の溶液を ｍ2 まで希釈するときの積分希釈エンタルピー（ΔＨ）は次式で求まるとあります。

　ΔＨ（m1→m2）= ΔＨ(m2)－ΔＨ(m1)

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

　ここで，お書きの場合を考えると，最初は「20℃,70%硫酸1kg」ですから，質量モル濃度 m1 = 700/98 [mol/Kg] です。

　これに水 X [g] 加えて 5% に希釈するとすると，700/(1000+X) = 5/100　から，X = 13,000 [g] と求まります。したがって，この時の質量モル濃度は m2 = (700/98)x(1000/14,000) [mol/Kg] です。

　上記の m1, m2 に対応する希釈エンタルピーを表から求めて　ΔＨ(m1→m2) = ΔＨ(m2)－ΔＨ(m1)　を計算します。これが硫酸１モルに対応する希釈エンタルピーで，今は硫酸 (700/98) モルですから，発熱量［J］は　ΔＨ(m1→m2)x(700/98)　で求まります。

　今，5% 硫酸は 14000 g あるわけですから，5% 硫酸の比熱ｃ [J/K・g] を求めて（あるいは水の比熱で代用して），求める温度を t [℃] とすると，次の式が得られます。

　ｃ x 14,000 x (t－20) = ΔＨ(m1→m2) x (700/98)

　この式を解いてやれば，求める温度 t [℃] が得られます。

　いかがでしょうか。最初にも書いた様に，専門外で「自信なし」ですので，注意してお考え下さい。参考になれば幸いです。

お礼

親切かつ丁寧なご回答ありがとうございました。

知識があればすぐに回答いただけるような問題では
なかった為、正直誰からも回答いただけないんじゃないかと思っておりました。
大変感謝しております。

教えて頂いた方法にて、「70%硫酸を10%に希釈した場合に
発生する希釈熱」を算出した結果、約７℃の温度上昇と
わかりました。

　ありがとうございました。