今回の記事では、高校化学でかなり重要な「熱化学方程式」について解説していきます。特に熱化学方程式の書き方に焦点を当てます。忠実にルールを守りましょう。計算よりも圧倒的に書き方が重要です。
この記事を読んで以下のことを理解できればOKです↓↓
・熱化学方程式の書き方を完全に理解できる
・反応熱の種類とそれぞれの定義を書くことができる
ではさっそくやっていきましょ！
【必読】熱化学方程式の書き方のルール
まずは結論。守らなければいけないルールは全部で５つです↓
①他の物質を分数にしてもいいから、着目物質の係数を「１」にする
②物質の状態を必ず書く。(例) H₂O(気)、C(黒鉛)
※同素体を持つものは、一番安定したものを書く。誤C(ダイヤモンド)、正C(黒鉛)
➂発熱反応は「＋」、吸熱反応は「ー」を右辺の最後に書く
④多量の水、●●水溶液は、「aq(アクア)」で表す
⑤「＝」を使い、「→」は絶対に使ってはいけない
以上の５つのルールを絶対に守らなくてはいけません。一つでも欠けていると大幅に減点されます。特に①、②、⑤は慣れてくると、忘れがちなので本当に本当に気を付けましょう。ルールに慣れるために、この５つを用いて、実際に熱化学方程式を書いてみましょう
炭素(黒鉛)、水素、酸素から、メタノールCH₃OHの液体が１mol生じると、239kJの発熱があった。熱化学方程式を示せ。着目物質はメタノールCH₃OHとする。
<解説>
①着目物質が何か把握する→メタノールCH₃OH
②物質の状態を書く→炭素(黒鉛)、水素(気体)、酸素(気体)、メタノール(液体)
➂発熱反応/吸熱反応を把握する→239kJの発熱反応：右辺に＋239KJ
④多量の水、●●水溶液の記載→今回はなし：aq（アクア）は使わない
⑤「＝」を使うと心で誓う！！私は「→」は絶対に使わない！！
ということで熱化学方程式を書くことこうなります↓
2C(黒鉛) ＋ 4H₂(気体) ＋ O₂(気体) ＝ 2CH₃OH(液体) ＋239kJ
※上の式で、化学反応式としては合っているが、熱化学方程式としては間違えています。
このままだと、①他の物質を分数にしてもいいから、着目物質の係数を「１」にするが反映されていません
よって、着目物質であるメタノールCH₃OHの係数が「２」であるから、「１」にする。
<解答>
C(黒鉛) ＋ 2H₂(気体) ＋ 1/2O₂(気体) ＝ １CH₃OH(液体) ＋239kJ
これで、熱化学方程式の超重要なルールの説明は以上です。
一応、補足で状態は、気体なら、（気体）,（気）,（ｇ）,（gas）など、どれを書いても正解になる。おそらく先生は英語表記の場合が多いです。しかし、おすすめは日本語です。画数多くても、すぐわかるし、化学に他の教科（英語）を持ち込まないのが大事です。処理が増えてしまいますから。
反応熱の種類
まずは結論。覚えなくてはいけない反応熱の種類と定義はこれです↓
①燃焼熱：１molの物質が、完全燃焼するときの熱量
※１００％発熱反応。式の最後は「＋数字」で終わる
②中和熱：1molの水H₂Oができるときの熱量
※100%発熱反応。式の最後は「＋数字」で終わる
③生成熱：成分元素の単体から、1molの物質を生成するときの熱量
④溶解熱：1molの物質が、多量の溶媒に溶けるときの熱量
※aq(アクア)で表す
①～④が反応熱の種類です。それぞれの着目物質は決まっています↓
①燃焼熱：着目物質：材料、②中和熱：着目物質：水H₂O
③生成熱：着目物質：完成品、④溶解熱：着目物質：溶ける物質
先ほどの例題では最後に「着目物質はメタノールです」とありましたが、あんなに親切な問題には二度と会うことができません。自分で着目物質を探す必要があります。よって反応熱から、見つけましょう。
中和熱の着目物質を塩(えん)だと思う人が多いですが、
どの中和反応にもあるのは、水です。水です。水なのです。
また、全ての定義に共通して「1mol」と表記されいますが、これが超重要なのです
・定義を書く問題で、1molを書き忘れたら0点確定
・着目物質の係数が1mol以外のときは、熱化学方程式を修正しなくてはならない
・熱量はmolに比例している
特に、2個目の1molに修正するのを、忘れる学生が多いです。
とにかく、着目物質は１mol、１mol、１molです。
ということで、こっから、問題演習を数問やって慣れていきましょう
問題演習：熱化学方程式を示せ。
メタン1molが、完全燃焼すると、891kJの熱が発生した。（水は液体とする）
「完全燃焼」：燃焼熱。
着目物質は材料：メタン1mol。
問題文のメタン：１mol
有機物の燃焼：酸素を使い、水と二酸化炭素生成
CH₃(気体) ＋ 2O₂(気体) = CO₂(気体) ＋ H₂O(液体) +891kJ
塩酸と水酸化ナトリウムの水溶液の中和で水が６g生じたときに、18.8kJの発熱があった。
「中和」：中和熱。
着目物質は水1mol。
問題文の水：6g=1/3mol
熱量は問題文の3倍：18.8KJ×３≒56kJ。
●●水溶液：aqをつけよう
HClaq + NaOHaq = NaClaq + H₂O(液体) +５６ｋJ
エタンC₂H₆の燃焼熱は1561kJである。
燃焼熱
着目物質は材料：エタン。
有機物の燃焼：酸素を使い、水と二酸化炭素生成。
C₂H₆(気体) ＋ 7/2O₂(気体) ＝ 2CO₂(気体) ＋ ３H₂O(液体) +1561kJ
熱化学方程式のルール守ってますか？
「→」ではなく「＝」ですよ。
物質の状態書いてますか？
メタノールCH₃OHの生成熱は239kJである。
生成熱。
着目物質はメタノールCH₃OH。
生成熱の定義より材料は成分元素の単体。
メタノールの成分は、Ｃ、Ｈ、Ｏ。
よって単体は、Ｃ、Ｈ₂、Ｏ₂。これが材料
C(黒鉛) ＋ 2H₂(気体) ＋ 1/2O₂(気体) ＝ CH₃OH(液体) ＋239KJ
塩化ナトリウムNaClの溶解熱は、-３.88kJである。
溶解熱
溶解熱の定義より、多量の溶媒(水)を使う:aqで対応
※溶解熱のときは、物質にaqではなく、直接aqが反応する。
NaCl(固体) ＋ aq = NaClaq -3.88kJ
問題演習は以上です。これら５問が全て解くことができれば、熱化学方程式は完璧です。
以上です。あなたが「→」を書かずに、「＝」を書くことを願って…
誤りがあれば、コメント指摘していただけると幸いです。修正します
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