燃焼熱。

質問

CO+2H2→CH3OH(g)の標準反応エンタルピーとCO、CO2、H2O(g)の標準生成エンタルピーが、それぞれ、-111、-394、-242[kJmol-1]と与えられています。
ここから、メタノールの燃焼熱を求めるにはどのようにしたら良いのでしょうか？
ちなみに、熱力学は弱いです…。

回答No.3

Julius · ベストアンサー

特に解法には問題がないと思います。
気になったと言えば、R = 8.0 [J/K mol]と置いている点で、
R = 8.3 [J/K/mol] と置くと、CO + 2 H2 → 2 CH3OH (g)の標準反応エンタルピーは
ΔH = -96 kJ/molとなります。
もっとも最終的な答えはほとんど変わりません。

>もしかして、生成する水がgasかliquidかの問題？

それが回答だと思います。
一般に燃焼熱の場合は、H2Oに関しては液体を標準状態としていますので、
水の生成熱としては、
H2 + 1/2O2 → H2O (g) + 241.826 kJ/mol
ではなくて、
H2 + 1/2O2 → H2O (l) + 285.84 kJ/mol
を採用するべきです。

水の燃焼熱として242 kJ/molの変わりに286 kJ/molを採用すると、
最終的な値が+44 x 2 kJ/mol多い、763 kJ/molとなります。

私の手元の資料によると、
メタノールの燃焼エンタルピーは、液体で-726.51 kJ/mol
気体で-764.50 kJ/molだそうですので、H2O (l)から正しく
CH3OH (g)の燃焼熱が求まっていることが分かります。
メタノールの液体と固体での燃焼エンタルピーの差は、
蒸発エンタルピー(沸点64.53 ℃で、-35.284 kJ/mol)に相当します。

回答No.5

rei00

#2 です。補足拝見しました。

> CH3OH(g)+3/2O2→CO2＋2H2O(g)
> ですよね？

　私も物理化学は苦手ですので違ってる可能性もありますが，手元の「アトキンス　物理化学（上）第６版」には『標準反応エンタルピーは標準状態にある反応原系が，標準状態にある生成系に変化するときのエンタルピー変化』と出ています。

　これで考えると，CH3OH(l)＋3/2O2→CO2＋2H2O(l)　ではないでしょうか。標準状態のメタノールと水は液体ですから。

> 恐らく、725kJmol-1前後になると思うのですが…。50ぐらい低い気が…。
> もしかして、生成する水がgasかliquidかの問題？

　おそらく誤差の原因は，水及びメタノールを gas として考えた点にあると思います。圧平衡定数から求まる標準反応エンタルピーは CH3OH(g) に関する値である事と，H2O(g) ではなくて H2O(l) の標準生成エンタルピーを使う必要があった点が原因ではないでしょうか。

　「アトキンス　物理化学」には，CH3OH(l) の標準生成エンタルピーが 239 [kJ/mol]，CH3OH(g) の標準生成エンタルピーが 201 [kJ/mol] と出ています。これから計算すると，CH3OH(l)→CH3OH(g) のエンタルピー変化が 38 [kJ/mol] となります。さらに，H2O(l) の標準生成エンタルピーは -286 [kJ/mol] と出ています。

　これらを考慮すると，CH3OH(l)＋3/2O2→CO2＋2H2O(l) の燃焼熱は 723 [kJ/mol] になるかと思います。ちなみに，「アトキンス　物理化学」にはメタノール（liquid）の燃焼熱として -726 [kJ/mol] が出ています。

回答No.4

Julius

下の文章中程の「水の燃焼熱」は、
「水の生成熱」の書き間違いです(^^;

回答No.2

rei00

『熱力学は弱いです・・・』とお書きですが，お書きの程度なら然程難しくないですよ。参考 URL は高校レベルの話ですが，結構参考になるかと思います。

　そこでも書かれていますが，お書きの問題の場合，各反応の「熱化学方程式」を書いて下さい。求めるメタノールの燃焼反応の燃焼熱（反応熱）はＱとでもしておきます。

　例えば，CO+2H2→CH3OH(g)　の反応熱をａとすると，「熱化学方程式」は　CO＋2H2＝CH3OH(g)＋ａ　になります。他の反応についても同様に書きます。

　そして，反応熱が分かっている「熱化学方程式」を足し引きして，求めたいメタノールの燃焼の「熱化学方程式」を作ります。この時，Ｑに対応する数値が出てくるはずですが，それが燃焼熱（反応熱）です。

参考URL：

http://www.geocities.com/yoshihitoshigihara/netu.htm

補足

CO+2H2→CH3OH(g)の標準反応エンタルピーは、
R=8.0JK-1mol-1で、温度（K）と平衡定数（atm-2）
556K…Kp＝5.0×10＾-4
715K…Kp＝5.0×10＾-6
という条件から、-92kJmol-1と出ました。（ここで、違うのかも…）
で、他の条件は、初めの質問で書いた通りです。

使える式は、
C+1/2O2→CO
C+O2→CO2
H2+O2→H2O
CO+2H2→CH3OH(g)
と、
CH3OH(g)+3/2O2→CO2＋2H2O(g)
ですよね？

ここから、求めて、675kJmol-1となったのですが、小さくないですか？恐らく、725kJmol-1前後になると思うのですが…。50ぐらい低い気が…。

もしかして、生成する水がgasかliquidかの問題？

回答No.1

38endoh

値が一つ足りないようですが？　とりあえず，以下を補足してください。

１．CO + 2 H2 → CH3OH(g) の反応熱
２．C + 1/2 O2 → CO の反応熱
３．C + O2 → CO2 の反応熱
４．H2 + 1/2 O2 → H2O(g) の反応熱
５．メタノールの燃焼反応の式