大問Ⅰ　ヘスの法則、生成熱と燃焼熱、燃焼データからの分子式決定物質の変化（熱化学）・難易度 標準　

1 ⑤（ヘス）

　反応熱の総和が変化の前後の物質の種類と状態だけで決まり、経路によらないという法則をヘスの法則（総熱量保存の法則）という。

2 ⑨（1.30×10³）

　アセチレンの燃焼熱をQ₁とすると熱化学方程式はC₂H₂(気)＋(5/2)O₂(気)＝2CO₂(気)＋H₂O(液)＋Q₁ kJ。

　（反応熱）＝（生成物の生成熱の和）−（反応物の生成熱の和）より、Q₁＝2×394＋286−(−226)＝1300＝1.30×10³ kJ/mol。

3 ②（−）

　ベンゼンの生成熱をQ₂とすると、燃焼の熱化学方程式C₆H₆(液)＋(15/2)O₂(気)＝6CO₂(気)＋3H₂O(液)＋3.270×10³ kJから6×394＋3×286−Q₂＝3.270×10³。

　これを解くとQ₂＝4080−3270＝−48となり、符号は負である。

4 ①（48）

　同じ式6×394＋3×286−Q₂＝3.270×10³よりQ₂＝−48 kJ/molである。

　したがって数値部分は48。

5 ①（＋）

　3C₂H₂(気)＝C₆H₆(液)の反応熱をアセチレン1 mol当たりQ₃とすると、Q₃＝1.30×10³−(3.270×10³)/3＝1300−1090＝＋210。

　符号は正、すなわち発熱反応である。

6 ⑥（210）

　同じ計算1300−1090＝210より、数値部分は210 kJ/mol。

7 ③（アセチレン ＞ ベンゼン ＞ 炭素（黒鉛））

　100 g当たりの発熱量を比べる。炭素（黒鉛、原子量12.0）は394×(100/12.0)＝3.283×10³ kJ。

　アセチレン（分子量26.0）は1.300×10³×(100/26.0)＝5.000×10³ kJ、ベンゼン（分子量78.0）は3.270×10³×(100/78.0)＝4.192×10³ kJ。

　よってアセチレン＞ベンゼン＞炭素（黒鉛）。

8 ②（炭素（黒鉛）＞ ベンゼン ＞ アセチレン）

　熱化学方程式の係数比より、100 kJ当たりの二酸化炭素は、炭素（黒鉛）が(100/394)×1＝0.254 mol。

　アセチレンが(100/1300)×2＝0.154 mol、ベンゼンが(100/3270)×6＝0.183 mol。

　よって炭素（黒鉛）＞ベンゼン＞アセチレン。

9 ⑧（8.50）

　0.100 molの化合物Aの燃焼に実際に使われた酸素は1.00−0.150＝0.850 molである。

　1.00 mol当たりはその10倍で8.50 mol。

10 ⓓ（2x＋y/2−17）

　燃焼の反応式はCxHyOz＋(17/2)O₂ → xCO₂＋(y/2)H₂Oと書ける（酸素は1 mol当たり8.50 mol＝17/2 mol）。

　酸素原子の数は左辺がz＋(17/2)×2＝z＋17、右辺が2x＋(y/2)×1なので、z＋17＝2x＋y/2、すなわちz＝2x＋y/2−17。

11 ⓪（44x＋9y＝372）

　0.100 molのAからCO₂は0.100x mol、H₂Oは0.100×(y/2) mol生じる。

　質量の合計が37.2 gなので44.0×0.100x＋18.0×0.100×(y/2)＝37.2。

　両辺を0.100で割って整理すると44x＋9y＝372。

12 ⑤（1＋11z）

　z＝2x＋y/2−17をxについて解くとx＝(2z＋34−y)/4。

　これを44x＋9y＝372に代入すると11(2z＋34−y)＋9y＝372、すなわち22z＋374−2y＝372となり、y＝11z＋1。

13 ⓑ（(6, 12, 1)）

　y＝11z＋1を44x＋9y＝372に代入すると44x＋99z＋9＝372、両辺を11で割って4x＋9z＝33。

　x、zがともに0以上の整数になるのは(x, z)＝(6, 1)だけで、このときy＝11×1＋1＝12。

14 ⑥（6）

　化合物Aの分子式はC₆H₁₂Oである。

　1.00 molを完全燃焼させると、炭素原子の数だけ二酸化炭素が生じるのでCO₂は6.00 mol。

15 ⑥（6）

　水素原子が12個なので、H₂Oは12/2＝6.00 mol生じる。

16 ①（＋）

　化合物A 1.00 molの燃焼熱は373.2/0.100＝3732 kJ/molである。

　生成熱をQ₄とするとヘスの法則より6×394＋6×286−Q₄＝3732、すなわちQ₄＝4080−3732＝＋348で符号は正。

17 ③（348）

　同じ計算4080−3732＝348より、数値部分は348 kJ/mol。