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例題3
結合エネルギー
右の表は,いろいろな結合エネルギーを示している。
(1) 次の熱化学方程式から, N-Hの結合エネルギー
を求めよ。
結合の種類 結合エネルギー
432KJ/mol
942KJ/mol
239KJ/mol
428KJ/mol
H-H
NEN
CI-CI
H-CI
Ne(気)+ 3H2 (気) 3D 2NH3 (気)+ 92.2kJ
(2) HCIの生成熱を求めよ。
(3) 黒鉛の昇華熱(固体から気体へ変わる変化に伴う反応熱)は721 kJ/mol である
また,メタンの生成熱は75kJ/mol (発熱), エタンの生成熱は84kJ/mol (発熱)
である。化合物中のC-Hの結合エネルギーはすべて等しいと考えた場合,エタ
ン CaHe中のC-Cの結合エネルギーは何KJ/molか。
反応熱=(生成物の結合エネルギーの総和)- (反応物の結合エネルギーの総和)
分子の形から各結合が何個含まれるか考える。
poin
解説 (1) 窒素N21分子中には N=N 結合が1本, 水素H21分子中には H-H 結合が1木
アンモニアNHa1分子中には N-H 結合が3本ある。したがって,生成物の結合エネルギー
の総和は N-H ×3が2mol分であり, 反応物の結合エネルギーの総和は, N=N ×1が
1 mol分と H-H ×1が3mol分である。したがって,
92.2=(N-H ×3×2)-(N=N ×1×1+ H-H ×1×3)
N=N と H-H の結合エネルギーは,それぞれ942kJ/mol, 4321kJ/mol であるから,
92,2=(N-H ×6)- (942+432×3)
N-H =388kJ/mol
(2) HCIの生成熱をQ[kJ/mol]とすると, 熱化学方程式は,
H(気) +; Ce(気) =HCI(気) +Q(kJ]
Q=(H-C ×1×1)-(HH ×1×+C-CI ×1×-
+ CI-CI ×1×-
=428kJ-(432kJ×ラ+239kJ×=93kJ
(3)まず, メタンの生成熱から, C-H 結合の結合エネルギーを求める。メタンの生成熱を表
す熱化学方程式は,
C(黒鉛)+2H2(気) =CH4(気) +75kJ
メタンCH41分子中には C-H 結合が4本あるから,
75=(C-H ×4×1)- (721+432×1×2)
エタンの生成熱を表す熱化学方程式は,
2C(黒鉛)+3H2(気) =DCaHe(気) +84kJ
エタンCaHe 1分子中には C-C 結合が1本, C-H 結合が6本あるから,
84=(C-C ×1×1+415×6×1)- (721×2+432×1×3)
2
C-H =415kJ/mol
解答(1) 388kJ/mol
C-C =332kJ/mol
(2) 93kJ/mol
(3) 332kJ/mol
148 | 化学 第2編 化学反応
