平成27年度 問29 化学プロセス
酸素不足の状態で黒鉛 40 g を全て燃焼させたところ、一酸化炭素 80 mol% と二酸化炭素 20 mol% の混合ガスが得られた。この燃焼で発生した熱量に最も近い値はどれか。ただし、(1) 及び (2) の熱化学方程式を用いよ。また、C、O の原子量は、それぞれ 12、16 とする。
①
145 kJ
②
170 kJ
③
250 kJ
④
485 kJ
⑤
560 kJ
正答
⑤ 560 kJ
黒鉛 40 g の物質量は \(40/12\) mol です。黒鉛が燃焼するときの熱量は (1) 式を用いて \(111\ \mathrm{kJ/mol}\times 40/12 = 370\) kJ です。
混合ガスの比率は一酸化炭素 80 mol% と二酸化炭素 20 mol% ですので、燃焼で生じた一酸化炭素のうち 20 mol% は二酸化炭素に変換されています。生成した一酸化炭素の物質量は \(40/12\) mol であるため、一酸化炭素が燃焼するときの熱量は (2) 式を用いて \(283\ \mathrm{kJ/mol}\times 1/5\times 40/12 = 189\) kJ です。
それぞれの燃焼で発生した熱量を合計すると \(370 + 189 = 559\) kJ となります。最も近い値は 560 kJ です。