中和熱

一般小学生

まとめ

中和
酸と塩基が中和反応し、水1molが生成されるときに発生する熱量
  • 中和反応は常に発熱を伴う反応であり、中和熱は常に正の値をとる
  • 強酸と強塩基の希薄水溶液どうしの反応では、酸や塩基の種類によらず約56.5kJ/molとほぼ一定である
  • 弱酸や弱塩基が関わる反応では、電離にエネルギーが使われるため、熱量はこれより小さくなる傾向がある

解説

中和熱の本質は、水素イオン(H⁺)と水酸化物イオン(OH⁻)が結びついて水(H₂O)ができる反応にあります。強酸と強塩基の反応では、どちらも水溶液中でほぼ完全に電離しているため、どの組み合わせでも「H⁺ + OH⁻ → H₂O」という同じ反応が起こります。そのため、発生する熱量も一定になります。

一方で、弱酸や弱塩基を用いる場合は注意が必要です。これらは水中で一部しか電離していないため、中和が進むにつれて未電離の分子が電離し続ける必要があります。この電離にはエネルギー(電離熱)が必要となるため、最終的に放出される中和熱は、強酸・強塩基のときよりも少なくなります。

比較項目 強酸と強塩基 弱酸や弱塩基を含む場合
反応の本質 H⁺とOH⁻の結合のみ 電離と結合が同時に起こる
熱量の大きさ 約56.5 kJ/mol(一定) 56.5 kJ/molより小さい
主な例 塩酸水酸化ナトリウム 酢酸と水酸化ナトリウム
コラム

実験で中和熱を測定する際は、反応前後の水溶液の温度変化を記録します。水溶液の比熱質量、上昇した温度を掛け合わせることで、発生した全熱量を求め、そこから水1molあたりの熱量を算出します。

また、中和反応によって塩(えん)沈殿として生成される場合(例:硫酸と水酸化バリウムの反応)は、中和熱に加えて「沈殿生成熱」も加わるため、測定される熱量は通常の中和熱よりも大きくなることがあります。試験では、何が反応して何が生成されているかを正確に把握することが重要です。

小学生のみなさんへ

酸性さんせいの液(塩酸えんさんなど)とアルカリせいの液(水酸化すいさんかナトリウム水溶液すいようえきなど)を混ぜ合わせると、お互いの性質せいしつを打ち消し合う「中和」という反応はんのうが起こります。このとき、まわりの温度が上がることに気づいたことはありますか?この反応はんのうによって生まれる熱のことを「中和熱」とびます。

理科の実験で、液を混ぜたあとに温度計を見ると、混ぜる前よりも温度が高くなっているはずです。これは、目に見えない小さなつぶどうしがくっついて水に変わるときに、エネルギーを外に出しているからです。混ぜる液の量が多いほど、出る熱の合計も大きくなりますが、決まった量の水ができるときに出る熱の強さは、使う薬の種類によってだいたい決まっています。

ルラスタコラム

中和反応はんのうで熱が出るのは、実はとてもパワフルな反応はんのうだからです。実験では少しずつ混ぜないと、急に温度が上がってあぶないこともあります。身近なところでは、胃酸いさん(酸性)をおさえる胃薬(アルカリ性)を飲んだときも、おなかの中でほんの少しだけ中和の熱が発生しているんですよ。

テストでの問われ方・理解度チェック

【基礎】 中和熱とは、どのような反応が起きたときに発生する熱のことですか
酸と塩基が反応して、水が1mol生成されるときに発生する熱量のこと
【応用】 強酸と強塩基の反応において、酸や塩基の種類を変えても中和熱がほぼ一定の値(約56.5kJ/mol)になるのはなぜですか
どの組み合わせでも、実際に起きている反応が「水素イオンと水酸化物イオンが反応して水ができる」という共通の反応であるため
【実践】 酢酸などの弱酸を中和したとき、中和熱が強酸のときよりも小さくなる理由を説明してください
弱酸は水中でわずかしか電離しておらず、中和の過程で未電離の分子が電離するためにエネルギーを消費してしまうから

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