化学の計算問題

質問

次の問題を化学が苦手な高校生に説明する時の方法を教えてください。

メタノール（液体）を完全燃焼させたところ、水（液体）７．２ｋｇが生成。
このとき発生した熱量は何KJか？

但し物質の生成熱に付いては次の値を用いる
H２O　 （気体）・・・２４２　　KJ／mol
H２O　 （液体）・・・２８６
CO　　 （気体）・・・１１１
CO２　 （気体）・・・３９４
CH3OH（液体）・・・２２２

回答No.1

okormazd · ベストアンサー

もしかして、「化学が苦手」=「数学が苦手」=「国語が苦手」だったりしないかと・・・。多くのの場合、そうなんだよね。

全体が国語、

いずれも１molあたりです。
下記、(s)、(l)、(g)の記号は、それぞれ固体、液体、気体を表します。
メタノールの燃焼反応は、
CH3OH(l)+3/2・O2(g)=CO2(g)+2・H2O(l)+Q[kJ/mol]・・・(1)
です。
「但し」から、
メタノールの生成反応は、
C(s)+2・H2(g)+1/2・O2(g)=CH3OH(l)+222[kJ/mol]・・・(2)
です。
また、H2OとCO2の生成反応は、
H2(g)+1/2・O2(g)=H2O(l)+286[kJ/mol]・・・(3)
C(s)+O2(g)=CO2(g)+394[kJ]・・・(4)
です。
(2)、(3)、(4)から、(1)の式を求めればいい。
ここまでが、化学、
あとは数学、「辺々」というが、左辺は左辺で、右辺は右辺で計算する。左辺と右辺が等しいのだから、左辺どうし、右辺どうし計算しても等しい。
(1)=2×(3)+(4)-(2)
だよね。ここは、化学じゃないよ。式とにらめっこしたり、試行錯誤でやってみて慣れるしかないね。
実際、
2×(3)+(4)-(2)
をやってみる。
2×{H2(g)+1/2・O2(g)}+C(s)+O2(g)-{C(s)+2H2(g)+1/2・O2(g)}=2×{H2O(l)+286[kJ/mol]+CO2(g)+394[kJ/mol]+CH3OH(l)+222[kJ/mol]}
で、
2・H2(g)+O2(g)+C(s)+O2(g)-C(s)-2・H2(g)-1/2・O2(g)=2・H2O(l)+2×286[kJ/mol]+CO2(g)+394-C3H3OH(l)-222[kJ/mol]
で、
数学では移項とかいう、
CH3OH(l)+3/2・O2(g)=CO2(g)+2・H2O(l)+744[kJ/mol]
で、
(1)と比べて、Q=744[kJ/mol]
ということがわかる。
だから、(1)式は、
CH3OH(l)+3/2・O2(g)=CO2(g)+2・H2O(l)+744[kJ/mol]・・・(5)
だつたんだね。

ところで、また化学に戻って、
「水（液体）７．２ｋｇ」生成したんだって。
(5)式から、メタノール1molから、H2O、2molができるんだ。
水が何molできたかというと、水1molは、18[g]だから、
7.2×1000[g]/18[g/mol]=400[mol]だ。
CH3OHはその半分で、200[mol]あったんだね。
(5)から、CH3OH、1[mol]で、744[KJ]だから、200[mol]では、
200[mol]×744[kJ/mol]=148800[kJ]
ということになる。

「但し」のCOなどはダミーだよ。

お礼

早速のご回答有難うございます。
当方文系を数学で受験した経験がある親父です。
数学に成ってしまえば、何とか成ります。

お世話になりました。息子に伝えて良く読ませます！！

国語と言うか読解力と問題への慣れですね！！

有難うございました