問題情報

単元熱化学
年度2009年度
問題番号化学Ⅰ-第2問-問2
配点4
計算問題
難易度難しい

正解

① 黒鉛<ダイヤモンド<フラーレンC60

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解説

 同じ質量〔g〕で考えるという条件ですが,同じ物質量〔mol〕で考えても同じ大小関係になります。ここでは,60molの炭素原子Cで考えることにします。すると,それぞれの熱化学方程式は次のように表されます。

60C(ダイヤモンド) + 60O2(気) = 60CO2(気) + 23760kJ・・・(1)
C60(フラーレン) + 60O2(気) = 60CO2(気) + 25930kJ・・・(2)
60C(黒鉛) = 60C(ダイヤモンド) - 120kJ・・・(3)

ダイヤモンドとフラーレンの化学エネルギーの比較 まず,ダイヤモンドとフラーレンの化学エネルギーを比較します。(1),(2)より,同じ物質になるときに,フラーレンからの方が多くの熱量を発生しています。これは,元々の化学エネルギーが,黒鉛よりも大きいからです。

 よって, ダイヤモンド<フラーレンC60 となります。

黒鉛とダイヤモンドの化学エネルギーの比較 次に,(3)式より黒鉛とダイヤモンドの化学エネルギーを比較します。ダイヤモンドの化学エネルギーから熱量を引いた値が黒鉛の化学エネルギーと等しくなっています。つまり,ダイヤモンドの化学エネルギーの方が大きいということです。

 よって, 黒鉛<ダイヤモンド となります。

 これらをまとめると, 黒鉛<ダイヤモンド<フラーレンC60 の関係を導くことが出来ます。

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