受験化学コーチわたなべエネルギー図の超体系的書き方とは?ヘスの法則で熱化学方程式を図解せよ!ツイートシェアはてブ30LINEPocket7どうも受験化学コーチわたなべです。受験化学コーチわたなべ高校で、エネルギー図の書き方って習いましたか?高校の先生はなんだかんだエネルギー図を使うくせに、全然エネルギー図の書き方にまで触れてくれませんでしたよね。感じていませんか?しょうご別に、熱化学方程式なんて消去法で解けばいいじゃんか。いや、勿体無いどころか危険です。熱化学の9割の問題はエネルギー図で処理します。連立方程式の解き方は式が増えれば増えるほど、ミスも増えるし、間違えやすいし、何より遅いです。今回の記事でエネルギー図をしっかりマスターしてください。やり方はワンパターンですし、エネルギー図を使いこなせるようになるとぶっちゃけ熱化学の問題に難問は存在しなくなります。この記事でエネルギー図をあなたの受験化学の最強の武器にします。基礎知識として熱化学方程式に関する知識は必要です。「化学反応式と熱化学方程式の3つの違い!着目するポイント!」は読んでおいてください。【語呂あり】エネルギー図の順番は決まっている。エネルギー図の書き方をいきなり学ぶ前に、そもそもエネルギー図は上から書くべき順番があることを理解しておいてください。エネルギー図には、実は上から順番が決まっているのです。何気なく使っているかもしれませんが、このエネルギー図はエネルギーが大きい順に上から並んでいるのです。物質の世界でのルールで、「バラバラなものの方がエネルギーが高い」という原理原則があるのです。実際にエネルギー図を見てみると、ね、上に行けば行くほどバラバラですよね。この順番を完璧に覚えてください!しょうごいやいや、こんなもの覚えるのきついだろ・・・結局丸暗記かよ・・・・と思われるかもしれませんので、最強のゴロを紹介します。化学受験テクニック塾、受験化学コーチオリジナルです。『いい音(イオン)源(原子)単(単体)価(化合物)完全(完全燃焼)に安いわ(水和)』この語呂で是非覚えていきましょう。これを覚えていけば、エネルギー図の順番で困る事は減ります!上から順番にこれを使ってください!これを目安にエネルギー図の順番を覚えてください(時には順番が前後することはあります)この語呂を使うために、イオンとまとめていますが、陽イオンと陰イオンでは場所が違います。本来はこのように、陽イオン>原子>陰イオンの順番になります。陽イオンは原子が陽イオンと電子にバラバラになっています。陰イオンは原子と電子にくっついています。語呂で無理やり覚えるだけでは、使えても納得は出来ないですよね。エネルギー図は最終的には、キッチリ理解して使えるようにしてほしいのです。理解の手助けとしては、エネルギー図の上に行くほど、状態がぐちゃぐちゃになっているのが分かります。陽イオンは原子よりも電子と陽子がバラバラになっていたりしますし、原子は単体よりもバラバラです。(※なので、陽イオンは原子より上ですが、陰イオンは原子より下です。原子と電子がくっついた物が陰イオンだからです。)だから、固体よりも液体、液体よりも気体の方がエネルギーは高くなります。あと、持っていて欲しい理系としての感覚としてエネルギーが高いほど『不安定』そしてエネルギーが低いほど『安定』ということを覚えておいてください。バラバラなほど不安定で、くっついている方が安定ということになりますね!○○熱と○○エネルギーの違いこれを読んでいるあなたも、思ったことはあるのではないですか?「中和熱」とかの『○○熱』と「イオン化エネルギー」とかの『○○エネルギー』って熱化学方程式で出てくるけどなにがちゃうねん、、、そうですよね〜なんでこのような区別がなされているのか、イオン化熱ではなんでダメなのか?中和エネルギーではなんでダメなのか?っていうことを疑問に思いますよね。昔の人も無意味に名前の違いをつけたりしません。この命名の違いには意味があります。この違いをきっちり理解する事で、多くの人がつまづいてしまう矢印の向きや熱量の符号がめっちゃ簡単に理解できます!この○○熱と○○エネルギーを区別できた瞬間あなたは、熱化学方程式の符号やエネルギー図の矢印の向き全てマスターできるのです!なので、次の章から1つずつこの熱とエネルギーの違いについて話していきたいと思います!熱これは『バラバラ状態から塊状態にする熱量』のことです。単体から化合物を生成するのは『生成熱』です。エネルギー図で言うと矢印は『下向き矢印』となります。単体または、化合物を完全燃焼すると完全燃焼物になります。このときは『燃焼熱』になります。エネルギー図で言うと矢印は『下向き矢印』となります。○○熱の場合は、エネルギー図では、『下向き矢印』を書けばいいのです。エネルギーこれは『バラバラにするためのエネルギー』です。単体をイオンにするときに必要なのは、『イオン化エネルギー』です。このエネルギー図で言うと、単体からイオンなので、『上向き矢印』なのです。『結合エネルギー』ですので、これまた『上向き矢印』です。『上向き矢印』を書けばいいのです。まとめこれからわかるように○○熱はバラバラのものが固まる方向にエネルギー図の矢印を書き、それは『下向き』です!○○エネルギーは現状からバラバラになる方向へエネルギー図の矢印を書き、それは『上向き』です!例外ただし、なんでも法則には、例外がつきものです。例外は、『状態変化に関わる○○熱』です。状態変化に関わる○○熱例えば、蒸発熱などは、『液体が気体になる』など、バラバラの方向に反応が進んでいます。状態変化に関する昇華熱や融解熱などのバラバラになる方向の熱量は○○エネルギーとして扱う。覚えておいてください。受験化学コーチわたなべまあ、本質を言うと、くっついたら下、離れたら上!これだけを覚えておけばいいんですよ!じゃあ次は熱化学方程式だ!正直熱化学方程式を立てなくても問題は解けなくはないが、『熱化学方程式を書け』って問題もよく出るから、これはきっちりマスターしておこう!よくミスるのが、熱量の符号ねこれも○○熱、○○エネルギーで覚えれば楽勝です。上向き矢印(○○エネルギー)なら左辺と覚えてください。これがどういうことかというと、○○熱のときは、右辺にQkJと書けばよくて、○○エネルギーのときは左辺にQkJと書けばいいだけです。○エネルギーのときはA+B+QkJ=C+Dということです。○○エネルギーの時は、左辺に書いたらそれを右辺に移行したら符号は負になるってわけだ!簡単すぎる!!実際これを知らずにいちいち考えている受験生を哀れみながらあなたは、1分以内に方程式をたてればいい!熱化学方程式で符号を間違う事はありません。これで熱化学方程式を間違えるのはもはや奇跡ですね熱とエネルギーを覚えよう!このエネルギー図が書けるようになれば、あとはそれぞれの○○熱、○○エネルギーが『どこ』から『どこ』を覚えるだけです。『どこ』から『どこ』を覚えてしまいましょう!この図でどこからどこを覚えてしまいましょう。熱は熱量を放出しエネルギーは吸収するのか?まあ、いままでのところで何となく、テクニック的に符号を覚えてもらいましたが、ここではなぜ熱は放出なのか?エネルギーは吸収なのか?という事を話して理解を深めておいてもらおうと思います。熱ですが、これは下向き矢印ですよね。いうことは、最初にのべたように上に行くほど不安定でエネルギーが高くなります。下に行くほど安定してエネルギーが低くなります。基本的にみんな下に行きたいんです!イメージをつけてもらうと、ディズニーランドはお金を払ってでも行きたいですよね。エネルギー図での下はディズニーランドのようなところです。お金を払ってでも行きたいところです。不安定で、あまり行きたくないところです。お金を貰わないとやってられないんです。ゴミ処理の仕事などは給料が良いと聞きますが、それはみんなやりたがらないからお金を貰えるから仕方なくやっているのです。エネルギー図でいう上は熱量をもらわないと行ってられるか!ということです。特殊なパターンがあります。それは、1つの熱化学方程式が2つの意味を表すのです。問題で使わなければならない事が、あります。覚えておいてください。水の生成熱=水素の燃焼熱CO2の生成熱=炭素の燃焼熱この関係性なのですこれはCを中心に見れば、燃焼熱CO2を中心に見れば、生成熱をあらわす熱化学方程式ということになります。これもH2を中心に見ると燃焼熱H2Oを中心に見ると生成熱を表す熱化学方程式となります。問題の解き方とは言ってもこれだけわかっても「使いこなせるかな〜」とあなたは思われているかもしれない。演習しておきましょう!熱化学の問題の解き方はワンパターンなので、これさえ覚えれば、あなたが今後難しいと思うことは一切ありません。「結合エネルギー」▶︎「原子(気)」が必要のようにエネルギー準位を選びます。図から足し算、引き算で熱量を求める。このやり方を例題で確認してみましょう。必要!そしてエネルギー図を書きましょう!まず必要なエネルギー準位を書き出します。矢印を書いていきます。矢印を書き入れたエネルギー図がこちらです。111kJ/molちなみに、二酸化炭素と水は本来で言うと化合物ですが、このエネルギー図を考える上でこいつらは、化合物から分けて、区別したほうが圧倒的に考えやすいので分けています。完全燃焼物のところには、水と二酸化炭素しかきません。熱化学の問題は多少難しくなろうと、きっちり図を書ければ必ずできます。熱化学の問題ではもう難問はありません。様々な受験生にいただいた質問にお答えしていきます。溶解熱は○○熱が負?しょうご溶解熱が負になる問題がありました。○○熱が負ってことは、矢印が上向きになるってことですよね。これって○○熱じゃなくて、○○エネルギー何じゃないですか?受験化学コーチわたなべこれは、〇〇熱だったとしても値が負になることがあるんです。溶解って「水とくっついてもいるけどそもそもバラバラになってもいるよね。水和熱、イオン化エネルギー、、、、またギブズの自由エネルギー、エントロピーなどを色々考慮したうえで考えなあかんねん。溶解熱は負になることもあるんやね。最後が〇〇力でどちらに当てはめるかわかりません。受験化学コーチわたなべ俺の熱化学の解法法則で考えると、電子親和力は例外になってしまうじゃあ解けないのか?というとそんなわけない!電子親和力は、この図のように、単体の原子(Cl)1molと電子が『くっついて』陰イオンになることで放出される熱量です。『くっつく』ということは、熱化学方程式は『右辺』で、エネルギー図の矢印は『下向き』ととらえればいい。affinity』の日本語翻訳ミスですね。あなたは、『電子親和熱』と覚えればオッケー!それでは最後まで読んでいただきありがとうございました。エネルギー図はまずは自分で作ってみる事が大事です。こちらの記事で確認してください。:下向き矢印なら右辺です。○○熱なら右辺に書きます。左辺の物質が右辺に行くときに熱を放出するからです。○○エネルギーなら上向き矢印で左辺に書きます。高いエネルギー状態に行くには外部からエネルギーを加える必要があります。左辺の状態から右辺の状態に行くのにエネルギーが必要だから左辺にエネルギー量を書きます。『記事の該当部分』です。:近い問題がこれです。:問題の矢印を書き加えた図が良く分からないです。:そうですね、黒矢印は間違ってます。なんでここ書いたんでしょうね笑直しておきます。生成熱に関してですが吸熱反応だろうと入試問題では、負で与えられますので気にせず下向き矢印にしてしまえばいいのです。上が、実際のエネルギー図で下が、わたなべ流の考え方です。上とまったくおなじになります。○○エネルギー扱いです。エネルギーではなく、熱です。