アルケミストは考えた

アクセスカウンタ

zoom RSS 化学の問題 熱化学反応はこうすれば簡単に計算できる どこの本にも書いてない新手法

<<   作成日時 : 2016/12/16 21:24   >>

なるほど(納得、参考になった、ヘー) ブログ気持玉 2 / トラックバック 0 / コメント 0

私は化学を生業としていますが、この手の問題は嫌いです。化学反応式同士を足したり引いたりしていれば、いつか答えにたどり着けるのですが、時間がかかる場合があります。答え候補の@から順番に手を付け、結局答えがDであった場合には多くの時間と気力をつぎ込むことになります。人によっては計算に絶対的な自信があり、Cまでが答えでないからDが答え、と決断できる人ならまだ少しは救われますが、普通の人はそれでもDを計算しないと自信が持てません。

参考書を調べても、やはり力づくで足したり引いたり、これがこの問題の「常識」です。

それでも、もっと簡単に解ける方法がないかと私なりに考え、ある方法にたどり着きました。少しは計算が楽になりますし、間違いもなくなると思います。

日本技術士会のホームページより
画像


まずは普通の解き方から。@の発熱量を求めてみます。

問題で与えられている反応式は、

   C+0.5O2=CO+111     (1)
   C+O2=CO+394        (2)
   H2+0.5O2=H2O+286   (3)

@CO+H2→C+H2O+?

 H2Oが含まれているのは(3)式だけです。O2は含まれていないので、とりあえず(3)−(1)としましょう。
   H2−C=H2O−CO+286−111  (4)
 CとCOを反対側に移行すれば、
   CO+H2=C+H2O+175

 発熱反応です。一発でうまくいきました。これが答えです。簡単ですね。

うまくいくとこのように喜べるわけですが、ともかくこれは偶然の成功です。しかも、精神的に疲れました。



そこで機械的開放を求めて、式(1)〜(4)を次のように変形します。化合物をすべて左辺へ、熱量は右に

   C+0.5O2−CO    =111  (1)
   C+O2−CO2      =394  (2)
   H2+0.5O2−H2O  =286  (3)

   CO+H2−C−H2O   =?   @

登場人物(化合物)はC、CO、CO2、O2、H2、H2Oの6種類です。これを行列式のように並べます。

    C   CO   CO2   O2   H2   H2O   熱量

    1   −1         0.5              111   (1)
    1         −1    1               394   (2)
                    0.5   1    −1   286   (3)

    −1  1                 1    −1    ?   @

これを見ると一目瞭然ですね。@=(3)−(1)、したがって?=286−111=175>0、発熱です。


念のためにAについても同じく、

   CO+H2O=H2+CO2+?     A

式を変形して、

   CO+H2O−H2−CO2=?     A

    C   CO   CO2   O2   H2   H2O   熱量

    1   −1         0.5              111   (1)
    1         −1    1               394   (2)
                    0.5   1    −1   286   (3)

         1    −1         −1    1     ?   A

A=ー(1)+(2)ー(3)ですね。従って、?=−111+394−286=−3<0、吸熱反応です。

どうです。簡単になったでしょ。



                    問題一覧表に戻る





テーマ

注目テーマ 一覧


月別リンク

ブログ気持玉

クリックして気持ちを伝えよう!
ログインしてクリックすれば、自分のブログへのリンクが付きます。
→ログインへ
気持玉数 : 2
なるほど(納得、参考になった、ヘー) なるほど(納得、参考になった、ヘー)

トラックバック(0件)

タイトル (本文) ブログ名/日時

トラックバック用URL help


自分のブログにトラックバック記事作成(会員用) help

タイトル
本 文

コメント(0件)

内 容 ニックネーム/日時

コメントする help

ニックネーム
本 文
化学の問題 熱化学反応はこうすれば簡単に計算できる どこの本にも書いてない新手法 アルケミストは考えた/BIGLOBEウェブリブログ
文字サイズ:       閉じる