プロパンの燃焼エンタルピー計算と生成エンタルピーの求め方

化学

プロパン(C3H8)の完全燃焼における発熱量と生成エンタルピーを計算する問題です。この問題では、与えられた条件(温度、圧力、体積)を基に、プロパンの生成エンタルピーを求める方法を解説します。問題で指定された水と二酸化炭素の生成エンタルピーを使い、計算を行います。

問題の設定と与えられた条件

与えられた条件は以下の通りです。

  • プロパン(C3H8) 11.2L
  • 温度 0℃および25℃
  • 圧力 1.013 × 10^5 Pa
  • 発熱量 (akJ)が与えられている
  • 水(H2O)および二酸化炭素(CO2)の生成エンタルピー b kJ/mol, c kJ/mol

これらのデータを使って、プロパンの生成エンタルピーを求める方法について説明します。

プロパンの完全燃焼反応式

プロパンの完全燃焼反応式は以下のように表されます。

C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O

この反応における生成物である二酸化炭素(CO2)と水(H2O)の生成エンタルピーは、それぞれb kJ/mol、c kJ/molとして与えられています。

発熱量の計算方法

次に、プロパンの完全燃焼における発熱量を求めるために、燃焼反応に関与する生成エンタルピーを利用します。プロパンの生成エンタルピーは、生成物の生成エンタルピーと反応物の生成エンタルピーの差として計算できます。

反応のエンタルピー変化(ΔH)は以下の式で表されます。

ΔH = Σ(生成物の生成エンタルピー) - Σ(反応物の生成エンタルピー)

この計算を通じて、プロパンの生成エンタルピーを求めることができます。

生成エンタルピーの計算における注意点

生成エンタルピーを計算する際には、反応の詳細を正確に理解し、与えられたエンタルピー値を適切に利用する必要があります。また、反応に関与する物質のモル数も重要な要素であり、正確な値を使用することで正しい結果が得られます。

特に、水が液体の状態で生成されることを考慮する必要があります。この点をしっかりと反映させることで、より正確な計算ができます。

まとめ:プロパンの生成エンタルピーの計算方法

プロパン(C3H8)の完全燃焼における発熱量を求めるためには、反応式と生成エンタルピーの関係を利用して計算を行います。生成エンタルピーの値を基に、プロパンの生成エンタルピーを求める際には、反応物および生成物のエンタルピーを適切に差し引きすることが必要です。

この方法を用いることで、プロパンの燃焼反応に関する熱的な特性を明確にすることができます。生成エンタルピーの計算を通じて、物理化学的な理解を深めることができるでしょう。

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