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 2/5: 熱量計の熱容量

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C_{\text{tot}} = \frac{n\,|\Delta U^\circ|}{\Delta T} = \frac{15.14\ \text{kJ}}{2.250\ \text{K}} = 6.730\ \text{kJ K}^{-1};\quad C_{\text{cal}} = 6730 - 710.0\times 4.184 = 3759\ \text{J K}^{-1}

分析

$n = 0.6000/122.0 = 4.919\times10^{-3}$ mol の燃焼で定積熱 $q_V = n\,|\Delta U^\circ| = 15.14$ kJ が放出され温度は 2.250 K 上昇。全熱容量は $15.14/2.250 = 6.730$ kJ K $^{-1}$ 。水の分 $710.0\times4.184 = 2971$ J K $^{-1}$ を引くと熱量計分は 3759 J K $^{-1}$ 。