この教材で学ぶこと
到達目標
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反応熱の符号を判断できる
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熱化学方程式の意味を理解できる
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生成熱から反応熱を求められる
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燃焼熱を使って反応熱を求められる
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結合エネルギーから反応熱を求められる
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ヘスの法則を使って未知の反応熱を求められる
前提知識
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エンタルピー
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発熱反応・吸熱反応
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化学反応式
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物質量 mol
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ヘスの法則
1
反応熱とは
反応熱とは、化学反応にともなって出入りする熱量です。
発熱反応では、反応によって熱が外界へ放出されます。
吸熱反応では、反応が進むために外界から熱を吸収します。
高校化学では、反応熱をエンタルピー変化 ΔH と関連づけて考えることが多いです。
発熱反応では ΔH < 0、吸熱反応では ΔH > 0 と考えます。
反応熱と符号
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反応
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熱の出入り
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ΔH
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発熱反応
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熱を放出する
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負
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吸熱反応
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熱を吸収する
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正
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確認ポイント
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発熱反応と吸熱反応を区別できる
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ΔHの符号を判断できる
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2
熱化学方程式
熱化学方程式とは、化学反応式に反応熱を合わせて書いた式です。
反応式の係数は、物質量の比を表します。
反応熱も、その係数で表された物質量に対応しています。
そのため、反応式を2倍すれば反応熱も2倍になります。
反応式を逆向きにすれば、反応熱の符号は逆になります。
熱化学方程式の操作
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操作
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反応熱
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反応式を2倍する
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反応熱も2倍
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反応式を1/2倍する
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反応熱も1/2倍
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反応式を逆向きにする
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反応熱の符号が逆になる
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例題：H₂ + 1/2O₂ → H₂O ΔH = -286 kJ の反応を逆向きにすると、ΔHはいくらか。
答え：+286 kJ
反応を逆向きにすると、反応熱の符号は逆になります。
確認ポイント
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反応式の係数と反応熱が対応していることを理解できる
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反応式を逆向きにしたときの符号を判断できる
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3
生成熱を使う計算
生成熱とは、成分元素の単体から化合物1 molが生成するときの反応熱です。
反応熱は、生成物の生成熱の合計から、反応物の生成熱の合計を引いて求められます。
式で表すと、ΔH = 生成物の生成熱の合計 - 反応物の生成熱の合計 です。
単体の標準生成熱は0として扱います。
生成熱を使う問題では、反応式の係数を忘れずにかけることが大切です。
例題：CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O において、生成熱が CH₄=-75 kJ/mol、CO₂=-394 kJ/mol、H₂O=-286 kJ/mol のとき、反応熱を求めなさい。
答え：-891 kJ
生成物は -394 + 2×(-286) = -966、反応物は -75 + 2×0 = -75。よって ΔH = -966 - (-75) = -891 kJ です。
確認ポイント
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生成熱の意味を説明できる
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生成熱の合計から反応熱を求められる
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単体の生成熱が0であることを使える
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4
燃焼熱を使う計算
燃焼熱とは、物質1 molが完全燃焼するときに発生する熱量です。
有機化合物の反応熱を求めるとき、燃焼熱を使う問題がよく出ます。
燃焼熱を使うときは、反応物と生成物をそれぞれ完全燃焼させたときの熱量を比べます。
ヘスの法則により、直接の反応熱が分からなくても、別の経路の熱量から求められます。
燃焼熱の問題では、物質1 molあたりの値と反応式の係数を必ず確認しましょう。
燃焼熱のポイント
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項目
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内容
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意味
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物質1 molが完全燃焼するときの熱量
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よく出る物質
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炭素、水素、有機化合物
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注意点
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反応式の係数をかける
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利用する法則
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ヘスの法則
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確認ポイント
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燃焼熱の意味を説明できる
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燃焼熱を反応熱計算に利用できる
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係数をかけ忘れないようにできる
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5
結合エネルギーを使う計算
結合エネルギーとは、1 molの共有結合を切るのに必要なエネルギーです。
結合を切るときはエネルギーを吸収します。
結合ができるときはエネルギーを放出します。
そのため、反応熱は『切る結合に必要なエネルギー』から『できる結合で放出されるエネルギー』を引いて求められます。
式で表すと、ΔH = 切る結合のエネルギー合計 - できる結合のエネルギー合計 です。
例題：H₂ + Cl₂ → 2HCl の反応で、H-H=436 kJ/mol、Cl-Cl=243 kJ/mol、H-Cl=432 kJ/mol とすると、反応熱はいくらか。
答え：-185 kJ
切る結合は436+243=679。できる結合は2×432=864。ΔH=679-864=-185 kJです。
確認ポイント
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結合を切るときは吸熱であることを説明できる
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結合ができるときは発熱であることを説明できる
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結合エネルギーから反応熱を求められる
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6
ヘスの法則
ヘスの法則とは、反応の経路が違っても、始状態と終状態が同じなら反応熱の合計は同じになるという法則です。
これは、エンタルピーが状態量であることに基づいています。
反応熱が直接測定しにくい反応でも、いくつかの反応熱を組み合わせることで求められます。
問題では、与えられた反応式を足したり、逆向きにしたり、何倍かしたりして目的の反応式を作ります。
目的の反応式が作れたら、反応熱も同じ操作で計算します。
ヘスの法則で使う操作
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反応式の操作
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反応熱の操作
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足し合わせる
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反応熱も足す
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逆向きにする
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符号を逆にする
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n倍する
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反応熱もn倍する
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1/n倍する
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反応熱も1/n倍する
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確認ポイント
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ヘスの法則の意味を説明できる
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反応式の操作と反応熱の操作を対応させられる
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7
反応熱計算の解き方の型
反応熱の計算では、どのデータが与えられているかを最初に確認します。
生成熱が与えられていれば、生成物の合計から反応物の合計を引きます。
結合エネルギーが与えられていれば、切る結合の合計からできる結合の合計を引きます。
燃焼熱や複数の熱化学方程式が与えられていれば、ヘスの法則を使います。
どの方法でも、係数と符号を丁寧に扱うことが重要です。
反応熱計算の判断
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与えられるデータ
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使う方法
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生成熱
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生成物 - 反応物
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結合エネルギー
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切る結合 - できる結合
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燃焼熱
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ヘスの法則
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複数の反応熱
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反応式を組み合わせる
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確認ポイント
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問題で与えられたデータから解法を選べる
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係数と符号に注意して計算できる
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8
反応熱の計算まとめ例題
反応熱の計算では、符号、係数、単位がミスしやすいポイントです。
発熱ならΔHは負、吸熱ならΔHは正として整理しましょう。
例題：発熱反応では、ΔHの符号は正か負か。
答え：負
系から熱が放出されるため、エンタルピー変化は負になります。
例題：反応式を逆向きにすると、反応熱はどうなるか。
答え：符号が逆になる
正反応と逆反応では、熱の出入りが逆になります。
例題：生成熱から反応熱を求める式を書きなさい。
答え：ΔH = ΣΔHf(生成物) - ΣΔHf(反応物)
生成物と反応物の生成熱の合計の差をとります。
例題：結合エネルギーから反応熱を求める式を書きなさい。
答え：ΔH = 切る結合の合計 - できる結合の合計
結合を切るのは吸熱、結合ができるのは発熱です。
確認ポイント
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反応熱の符号を判断できる
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生成熱・燃焼熱・結合エネルギーの使い分けができる
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ヘスの法則を計算に使える
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