化学 4 白金触媒式カイロは、図2に示すように, 液体のアルカンを燃料とし、蒸発 したアルカンが白金触媒表面上で酸素により酸化される反応 (酸化反応) の発熱 を利用して暖をとる器具である。この反応の反応熱(燃焼熱)をQ(kJ/mol) と し、直鎖状のアルカンであるヘプタン CH16 (分子量 100) を例にとると, 熱化 学方程式は次の式(5) で表される。 C7H16 () + 11O2(気)=7CO2(気) +8H2O(気) + Qk 空気取込み穴 白金触媒式カイロ Oz 450x10 3×0.1-36.6×0.1 白金触媒 (酸化反応が進行する) 蒸発 アルカン 白金触媒式カイロの内部 図2 白金触媒式カイロの模式図 -4.44×0.1-0.6×1.1 (5) 4.45×10 4874310 47.64 445236 アルカンの酸化反応に関する次の問い (ab) に答えよ。 白金触媒式カイロを使用して暖をとるために利用できる熱量を,式(5)や状 態変化で出入りする熱量から求めたい。 実際のカイロでは白金触媒は約 200℃になっているが､その温度での反応を考えなくてよい。 気温5℃でカイロを使用し始め、 生成物の温度が最終的に25℃になると すると, 暖をとるために利用できる熱量は5℃のC-Hig (液)とOf 25℃ まで温めるための熱量 25℃における C-His の蒸発熱 25℃における反応 熱から計算できる。 5℃のCH(液) 10.0g (0.100 mol)と5℃のO2から出発し、 すべての C7H16 が反応して25℃のCO2とH2O (気) が生成するとき、利用できる熱量 は何か。 最も適当な数値を、次の①~⑤のうちから一つ選べ。ただし、 C7H16 (液) O2 を5℃から25℃まで温めるために必要な熱量は, 1mol あ たりそれぞれ4.44 KJ 0.600 kJとし、 25℃におけるC-His の蒸発熱は 36.6 kJ/mol とする。 また,式(5)で表される C-Hi (気)の反応熱Qは、 25℃ 10 kJ において4.50 × 10 kJ/mol とする。 ① 4.41 × 102 ④ 4.41 × 103 -6.6 4500-444-11×0.6-36.6 化学 (4.45 x 10² ⑥⑤4.45 x 10 3 ③ 4.50 x 10² 4.45×103 1,500366-4,44-0、6-36.6

問4a. (利用できる熱量)=(CH16の燃焼による熱)-(CHibの蒸発熱) -(5℃のCiHib0225℃に温めるのに必要な熱量) = 4.50×103×0.10-36.6×0.10 (444+0.600)×0.10 = 445,836 [kJ] ② 10