第24章 化学変化と化学式
化学反応式の読み書き、物質量（mol）の計算、反応熱（発熱・吸熱）、反応の速さを決めるもの。
1. 化学反応式の決まり
化学変化を、化学式を使って表したものが化学反応式です。
CH₄ ＋ 2O₂ → CO₂ ＋ 2H₂O（メタンの燃焼）
・左側が反応する物質、右側ができる物質
・化学式の前の数字（係数）は、分子などの数の比を表す（1は書かない）
・左と右で、それぞれの原子の数が等しくなるように係数を合わせる
たしかめ：左は C1・H4・O4、右は C1・H4（2×2）・O4（2＋2）で等しい。
ほかの燃焼の例
・プロパン：C₃H₈ ＋ 5O₂ → 3CO₂ ＋ 4H₂O
・エタノール：C₂H₅OH ＋ 3O₂ → 2CO₂ ＋ 3H₂O
・水素：2H₂ ＋ O₂ → 2H₂O
反応の前後で、物質全体の質量は変わりません（質量保存の法則）。
2. 物質量（mol）
原子や分子はとても小さいので、6.0×10²³個をひとまとめにして1molと数えます。
・原子量の目安：H＝1、C＝12、N＝14、O＝16
・分子量＝化学式の原子量の合計（例：CO₂＝12＋16×2＝44）
・1molの質量は、分子量にgをつけた値（CO₂ 1molは44g）
・気体1molの体積は、種類によらず0℃・1気圧で約22.4L
化学反応式の係数は、molの比でもあります。
CH₄ ＋ 2O₂ → CO₂ ＋ 2H₂O なら、メタン1molに酸素2molが反応し、二酸化炭素1molと水2molができます。
例：メタン32g（分子量16 → 2mol）が完全燃焼すると、二酸化炭素は2mol ＝ 44 × 2 ＝ 88g できます。
3. 反応熱（発熱反応と吸熱反応）
化学変化では、熱が出入りします。
・発熱反応 … 熱を外に出す反応（燃焼、中和など）
・吸熱反応 … 熱を外から吸収する反応（例：高温の炭素に水蒸気を反応させて一酸化炭素と水素をつくる反応）
試験では、反応熱を式の右に書く形がよく使われます。
C ＋ O₂ ＝ CO₂ ＋ 394kJ
「炭素1mol（12g）が完全燃焼すると394kJの熱が出る」という意味です。
（最近の高校教科書では C(黒鉛) ＋ O₂ → CO₂ ΔH＝−394kJ と書き、発熱のときΔHがマイナスになります。どちらも同じことを表しています）
例：炭素36g（3mol）が完全燃焼すると、394 × 3 ＝ 1,182kJ。
燃焼は大きな発熱反応です。出た熱がまわりの可燃物を温め、さらに燃焼が続く──これが火災が広がるしくみです。
4. 反応の速さを決めるもの
同じ反応でも、条件によって速さが変わります。
・温度 … 高いほど速い（多くの反応で、10℃上がると速さが2〜3倍程度になるのが目安）
・濃度 … 反応する物質の濃度が高いほど速い（気体では圧力が高いほど速い）
・表面積 … 固体は細かく（粉に）するほど、ふれ合う面が増えて速い
・触媒 … 自分自身は変化せずに反応を速くする物質。ただし反応熱の大きさは変えない
危険物の安全とのつながり：
・酸素の濃度が高いと燃焼は激しくなる
・金属や木も、粉になると激しく燃えたり、粉じん爆発を起こしたりする
・保管場所の温度が上がると、物質がゆっくり反応（酸化）する速さも上がる
POINT
5. ここだけは覚える
・係数は、左右の原子の数を合わせて決める（質量保存の法則）
・1mol＝6.0×10²³個、質量＝分子量g、気体は0℃・1気圧で約22.4L
・係数の比＝molの比 → 必要な酸素やできる物質の量を計算
・燃焼・中和は発熱反応
・反応熱の計算：（1molあたりの熱）×（mol数）
・反応速度：温度・濃度（圧力）・表面積・触媒。触媒は反応熱を変えない