このページでは、化学反応におけるエンタルピー変化の計算方法とそのエネルギー図の描き方について説明します。特に、NO、CO、CO2の生成エンタルピーを元にしたエネルギー図について解説します。
1. 反応の概要
問題の反応式は、2NO + 2CO → N2 + CO2 です。この反応における各種物質の生成エンタルピーが与えられています。エンタルピー変化は反応のエネルギーの変化を示し、反応の進行に伴うエネルギーの出入りを理解するために非常に重要です。
2. 各物質の生成エンタルピー
与えられた生成エンタルピーは以下の通りです。
- NOの生成エンタルピー: +181 kJ/mol
- COの生成エンタルピー: -111 kJ/mol
- CO2の生成エンタルピー: -394 kJ/mol
これらの値は、標準状態からそれぞれの化学物質が生成される際に必要なエネルギーを示します。
3. エンタルピー変化の計算
エンタルピー変化（ΔH）は、反応物と生成物の生成エンタルピーの差で求められます。反応のエンタルピー変化は次の式で計算できます。
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)
この式に基づき、反応物と生成物の生成エンタルピーを代入して計算します。
- 反応物: 2NO + 2CO → 2(181 kJ/mol) + 2(-111 kJ/mol) = 362 kJ/mol – 222 kJ/mol = 140 kJ/mol
- 生成物: N2 + CO2 → 0 + (-394 kJ/mol) = -394 kJ/mol
ΔH = -394 kJ/mol – 140 kJ/mol = -534 kJ/mol
4. エネルギー図の描き方
エネルギー図では、反応の開始時点（反応物のエンタルピー）から、反応後のエンタルピー（生成物）に至るまでのエネルギーの変化を示します。エネルギー図を描く際は、反応物と生成物のエンタルピーをy軸にプロットし、その間を矢印で結ぶことで、反応によるエネルギーの変化が視覚的にわかりやすくなります。
5. まとめ
NO + CO → N2 + CO2 という反応におけるエンタルピー変化は-534 kJ/molであり、この反応はエネルギーを放出する反応です。エネルギー図を通して、反応物から生成物へのエネルギーの移動が視覚化でき、反応の特性を理解するのに役立ちます。
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