問題 1

化合物Q（モル質量 122.0 g mol

^{-1}

）は炭素・水素・酸素からなる。A部。

\ce{CO2(g)}

と

\ce{H2O(l)}

の

25.00\ ^\circ\mathrm{C}

における標準生成エンタルピーはそれぞれ

-393.51

-285.83

kJ mol

^{-1}

；

R = 8.314

J K

^{-1}

mol

^{-1}

（原子量: H = 1.0, C = 12.0, O = 16.0）。Q の固体 0.6000 g を、

25.000\ ^\circ\mathrm{C}

の水 710.0 g を入れたボンベ熱量計中で過剰の酸素で燃焼させた。反応後の温度は

27.250\ ^\circ\mathrm{C}

で、

\ce{CO2(g)}

1.5144 g と

\ce{H2O(l)}

0.2656 g が生成した。(1.1) Q の分子式を求め、状態を付けて燃焼の化学反応式を書け。(1.2) 水の比熱 4.184 J g

^{-1}

^{-1}

、反応の内部エネルギー変化

\Delta U^\circ = -3079

kJ mol

^{-1}

として、熱量計（水を除く）の熱容量を求めよ。(1.3) Q の標準生成エンタルピー

\Delta H_f^\circ

を求めよ。B部。

6\ ^\circ\mathrm{C}

でのベンゼンと水の間のQの分配で、平衡濃度

(c_B, c_W)

（mol dm

^{-3}

）は (0.0118, 0.00281), (0.0478, 0.00566), (0.0981, 0.00812), (0.156, 0.0102) であった。ベンゼン中ではQは一種のみ、水中では単量体とする。(1.4) 計算により、ベンゼン中でQが単量体か二量体かを示せ。(1.5) 理想希薄溶液では

\Delta T_f = R(T_f^0)^2 X_s/\Delta H_f

；ベンゼンのモル質量 78.0 g mol

^{-1}

、純ベンゼンは1 atmで

5.40\ ^\circ\mathrm{C}

で凝固、

\Delta H_f = 9.89

kJ mol

^{-1}

。ベンゼン 5.85 g にQ 0.244 g を溶かした溶液の凝固点を求めよ。

ステップ 1/5: 燃焼から分子式

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n(\ce{C}):n(\ce{H}):n(\ce{O}) = \frac{1.5144 \times 12.0/44.0}{12.0}:\frac{0.2656 \times 2.0/18.0}{1.0}:\frac{0.1575}{16.0} = 7:6:2

分析

$\ce{CO2}$ と $\ce{H2O}$ の質量からCとHの量が決まり、Oは質量差（0.6000 − 0.4128 − 0.0295 = 0.1575 g）から求める。モル比 0.0344:0.0295:0.0098 ≈ 7:6:2 より $\ce{C7H6O2}$ 。式量122はモル質量と一致。燃焼式: $\ce{C7H6O2(s) + 15/2 O2(g) -> 7 CO2(g) + 3 H2O(l)}$ 。

よくある誤り. Q自身に含まれる酸素を忘れないこと。試料質量との差から求める。