Question

かーけー

(2)の理解の手助けをお願いします。
答えに納得いきません。
個人的には解答下から4行目の式が表すのは以下のようなことに思えます。
「希釈の際に発生する熱を一旦保留にしておいて、希釈を終えて求める濃度になってから、これまでに発生した全ての熱を水溶液の温度上昇に用いる」
しかし実際は希釈と温度上昇は同時に起こるはずです。
だから比熱も刻一刻と変わっていくのではと思いました。
そこで私が考えたのは「水での希釈は一瞬の内に行われたものであり、そのため温度上昇する暇もなかった」というものなのですがどうでしょうか？
皆さんの意見をお聞かせください。

問6 25℃の濃硫酸(質量パーセント濃度98%, 密度1.84g/cm²) 30cm²を25℃の
水で希釈して,500cmの希硫酸(密度1.07g/cm²) を得た。 これについて,次の
(1),(2) に答えよ。 ただし, 水の蒸発は無視できるものとする。 また, 答の数値は,
四捨五入により有効数字2桁で記せ。
(1) 希釈に用いた水の質量は何gか。
(2)得られた希硫酸の温度は何℃か。 ただし、希釈においては, H2SO41mol あ
たり 95 kJの熱が発生し, 発生した熱はすべて水溶液の温度上昇に使われたもの
とする。 また、得られた希硫酸の比熱は3.8J/(g・K) とする。 賃覚(8)

問6 (1) 濃硫酸を水で希釈して希硫酸を得るとき,
(希硫酸の質量)
(濃硫酸の質量) + (加えた水の質量)
の関係が成り立つので、加えた水の質量をw [g] とすると,
1.84 g/cm³x30 cm³ + w[g) = 1.07 g/cm³x500 cm³
w=479.8g≒4.8×102g
補足 このときの体積については、
(濃硫酸の体積) + (加えた水の体積)=(希硫酸の体積)
の関係は成立しない。 したがって, 加えた水の体積は、
500 cm³-30 cm³ = 470 cm³
=
ではない。
(2)98%の濃硫酸(密度1.84g/cm²) 30cm3に含まれるH2SO4 の
物質量は,
1.84g/cm×30cm x
98
100
= 0.552 mol
98 g/mol
よって, 濃硫酸を水で希釈したときに発生した熱量は,
95kJ/mol × 0.552mol=52.44kJ≒5.24×10*J
得られた希硫酸の温度が25℃ から AT〔K〕 上昇したとすると､
5.24×10 J=3.8 J/(g-K) x (1.07 g/cm³x500 cm³) XAT(K)
AT=25.7K
以上より, 得られた希硫酸の温度は,
(25+25.7) C= 50.7 °C 51 °C
JOL

比熱 希釈

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

first step #京大農学部

かーけーさんの解釈通りだと思います。

実際には希釈と温度上昇は同時に起こるはずですが、それを考え出すと、
①温度上昇による硫酸の溶解速度
②液温が変わったことによる温度上昇にかかる時間
③液温ごとの比熱の変化
など、追うべき数字が多くなってしまいます。

そこで、高校範囲では希釈は一瞬の間に行われたものとみなし、考察を行います。
厳密には、問題文に「希釈は一瞬で行われ、希釈による熱も一瞬で発生するものとする」などと記載した方が丁寧ですが、、、。

かーけー

回答ありがとうございます。
やっぱりそうですよね。
こういう「厳密には...」みたいな問題背景知っておくと当然解くうえでは役立つのでとてもありがたいです。

かーけー

それでなんですがこの「部屋」通してまた質問してもいいでしょうか？