大学入学共通テスト（理科） 過去問
令和5年度（2023年度）追・再試験
問92 (化学（第2問） 問4)

次の問いに答えよ。

白金触媒式カイロは、図2に示すように、液体のアルカンを燃料とし、蒸発したアルカンが白金触媒表面上で酸素により酸化される反応（酸化反応）の発熱を利用して暖（だん）をとる器具である。この反応の反応熱（燃焼熱）をQ（kJ／mol）とし、直鎖状のアルカンであるヘプタンC₇H₁₆（分子量100）を例にとると、熱化学方程式は次の式（5）で表される。

C₇H₁₆（気）＋11O₂（気）＝7CO₂（気）＋8H₂O（気）＋QkJ　　（5）

アルカンの酸化反応に関する次の問いに答えよ。

白金触媒式カイロを使用して暖をとるために利用できる熱量を、式（5）や状態変化で出入りする熱量から求めたい。実際のカイロでは白金触媒は約200℃になっているが、その温度での反応を考えなくてよい。
気温5℃でカイロを使用し始め、生成物の温度が最終的に25℃になるとすると、暖をとるために利用できる熱量は5℃のC₇H₁₆（液）とO₂を25℃まで温めるための熱量、25℃におけるC₇H₁₆の蒸発熱、25℃における反応熱から計算できる。
5℃のC₇H₁₆（液）10.0g（0.100mol）と5℃のO₂から出発し、すべてのC₇H₁₆が反応して25℃のCO₂とH₂O（気）が生成するとき、利用できる熱量は何kJか。最も適当な数値を、次の選択肢のうちから一つ選べ。ただし、C₇H₁₆（液）とO₂を5℃から25℃まで温めるために必要な熱量は、1molあたりそれぞれ4.44kJ、0.600kJとし、25℃におけるC₇H₁₆の蒸発熱は36.6kJ／molとする。また、式（5）で表されるC₇H₁₆（気）の反応熱Qは、25℃において4.50✕10³kJ／molとする。