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Chemistry Senior High

問1の解き方を教えてください。

【8】 右の図に示すように、大気圧下で滑らかに動く ピストン付きの容器 ①および②がコック付き連結管 で着火器と接続されている。 ただし、 ピストンは固定 することもできる。 これらの容器を用いて、以下の [初期状態] から [操作Ⅰ] または [操作Ⅱ〕を実施 した。 問1~ 問4 に答えよ。 (4) ピストン ピストン 0.1mol 容器① 0.2ml 着火器 容器 4.48L コックA コック B 連結管 2.24 L n(g)=0.20x28 = 56 =0.56 n(g)=0.1×32=0.32 [初期状態] コックAとBは閉じられており、大気圧下で容器①に0.20mol の一酸化炭素、容器 ② に 0.10mol の酸素が封入され、 どちらも300K に保温されている。 いずれの気体も理想気体 とみなし、大気圧を 1.0×105 Pa、 気体定数を8.3×103 Pa・L/(mol・K) とする。 コック、 着火器、 連結管の容積、 およびピストンの重さは無視してよい。 封入した容器①および②において、これ らの容器壁からの熱の出入りは可能とする。 [操作Ⅰ〕 ピストンを固定せずコック AとBを開き、 着火器によって着火し、容器 ①の一酸化炭 素および容器②の酸素の全量を二酸化炭素に変化させた。 その後、この反応熱を放出し、 初期状 態と同じく300K に保温した。 [操作Ⅱ〕 ピストンの固定によって容器 ①および②の容積を初期状態のまま一定とした。 コックA とBを開き、一酸化炭素および酸素からなる混合気体とした。 次に、 着火器によって着火し、 酸化炭素および酸素からなる混合気体の全量を二酸化炭素に変化させた。 その後、この反応熱を 放出し、 初期状態と同じく300Kに保温した。 2CO+O2→2002 問 I 初期状態の一酸化炭素および酸素の体積[L]を有効数字2桁で解答せよ。 (②×2) &=合計 問2 操作Iの後の二酸化炭素の体積 [L] を有効数字2桁で解答せよ。 (③) PV=RT 問3 操作Ⅱにおいて、 着火する前の混合気体における一酸化炭素および酸素の分圧 [Pa] を有効 ×80×3000 2493×103 数字2桁で求めよ。 (②×2) 8/3493 4/2493 856 問4 操作Ⅱにおいて、 着火した後の反応によって生成した二酸化炭素の力 [Pa〕 を有効数字 2 桁で解答せよ。(③)

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(5)のカの求め方がよく分かりません。 あと(6)のオレンジで印のつけてあるv’1>v’2のところで平衡2の方が1よりアンモニアは少ないからアンモニアを分解する逆反応v’2がv’1より大きくなってv’2>v1と考えることもできませんか?

問2 次の文章を読んで, 設問 (1)~(6)に答えよ。 7mol 3mal 窒素 N21.0mol. 水素 H2 3.0molの混合気体を少量の四酸化三鉄 FeO』とともに容 積可変の密閉容器に入れ、 ある温度で反応させると, 式 (1) の反応が起こり, アンモニ アNH』 が生じた。 2mol N2 + 3H2 2NH3 チュ Ett (1) 2コ 容器内の圧力をP 〔Pa] に保つと、 混合気体中の物質量の比がN: H2: NH3 =1:3: 2になったところで平衡状態となった (平衡状態1とする)。 また,平衡状態における各気体の分圧をPNa. PH, PN4 とすると,圧平衡定数 K, は 式 (2) のようになり, P1 を用いてK を表すと式(3)のようになる。 (PNH) 2 K₁ = PN2X (PH2 ) 3 ア [ウ Kp= P1 イ 平衡状態1から温度を一定に保ったままで, 圧力を Pi 〔Pa] よりも 設問(5) 空欄 ク にあてはまる整数を記せ。 設問(6) 平衡状態における正反応によるNH』の生成速度を11. 逆反応による NH3 の分解速度をvi', 平衡状態2における正反応による NH3の生成速度をV2, 逆反応によるNH の分解速度を vzとする。また,平衡状態1から平衡状態 2に変化する過程でのある時間における正反応によるNH3 の生成速度を Ut, 逆反応による NH3 の分解速度を ur' とする。 次の(a)~(c)に示した反応速 度の大小関係を等号もしくは不等号を用いて表せ。 (a) (b) vi v₂ (C) vt v2 平 1→2 平衡状態では 1→ 2 (2) →正 NH ←反応 (3) NHD減らす反応の 方が速い 正反と反の亜同じ ひび NHS だんだん NHSの増える 速度 ひこぴ ひとくひと ひとつひ 平衡2の方がより NH ひょうひ エ(高い低い) P2 〔Pa] に保つと,平衡がオ(右左に移動し,N2, H2, NH3 の 物質量の比が1 カ 1になったところで新たな平衡状態となった (平衡状態 2 とする)。 P1とP2 の間には式 (4) の関係が成り立つ。 P2= -P1 (4) ク 設問 (1) 式 (1) のアンモニアを合成する方法の名称を記せ。 設問(2) 平衡状態1 における NH3 の物質量を有効数字2桁で記せ。 設問(3) 空欄 ア ~ ウ にあてはまる整数を記せ。 設問 (4) 空欄 エ オ に括弧内の語句のいずれかを記せ。 い ひょうひょ

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(3)(4)がどうして回答のように計算していくのかよく分かりません

化学 問題Ⅱ 1 次の文章を読んで、設問(1)~(4)に答えよ。 --2 実験室では、 COCO る。 酸素は空気中に体積比で約21% 存在し、工業的には液体空気の分留で得られる。 塩素酸カリウムと酸化マンガン (NV)の混合物を加熱することで発生さ Okay +30= 水上置換で集める。このとき、酸化マンガン(Ⅳ)はあ としてはたらいてい 酸素 O は水にわずかに溶け、次のような溶解平衡が成り立つ。 O2(気)O2aq KHclc 0007 気相中のOのモル濃度をG [mol/L] 水に溶けているQ』のモル濃度をC[mol/L] とすると,平衡状態においては次式が成り立つ。 なお、 比例定数 Kは温度が一定なら、 一定の値をとる。 C D RT CEP RT 容積可変の密閉容器を用い, 温度を常に33℃に保って, 次の実験1.2を行った。 ただし、 気体は理想気体の状態方程式に従うものとし, 33℃における水の飽和蒸気圧 は 5.0 × 10° Pa とする。 また, どの平衡状態でも液体の水が存在し, その体積変化は 無視できるものとする。 【実験1】 0.100molのO2 をこの密閉容器に入れた。 容器内の圧力を1.00 × 10 Pa にしたところ, 容器内の気体の体積はV[L] になった。 この0の入った容 器に十分な量の水を入れ, 容器内の圧力を1.00 × 10 Pa に保った。 平衡状 態に達したとき, 容器内の気体の体積は0.80V [L]になった。 【実験2】 実験1に続けて, 容器内の圧力が2.00 × 10 Pa になるように圧縮すると. 新たな平衡状態に達した。 設問(1) 下線 ①の反応を化学反応式で記せ。 また, 空欄 適切な語句を記せ。 →あ にあてはまる最も よくいい K= G また,気相中の0』の分圧をP [Pa]. 気体定数を R [Pa・L/(K・mol)〕, 絶対温度を T〔K〕とすると,C は次のように表される。P=GR・T 設問(2) 空欄 い に入る適切な式を K, P, R, Tを用いて記せ。 また, 下線 ② で示される法則の名称を記せ。 設問 (3) 実験1で, 水に溶けている酸素の物質量は何molか。 有効数字2桁で記せ。 G= 6:上 RT C= RT 設問(4) 実験2で 水に溶けている酸素の物質量は何molか。 有効数字2桁で記せ。 また、このときの気体の体積をV'[L] とすると, の値を有効数字2桁で V' V これは温度一定のもとで,一定量の水に溶ける気体の物質量と, 気相中のその気 ヘンリーの法則 体の分圧の関係を示している。 記せ。

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(2)の時だけ気体の状態方程式が使える理由を教えてください🙏

K=39 H=1.0 C=12 N=14 0=16 第一章 物質の状態 基本例題24 気体の溶解度 →問題 238・239 水素は, 0℃, 1.0×10 Pa で, 1Lの水に22mL 溶ける。 次の各問いに答えよ。 ② 0℃ 5.0×10Pa, 1Lの水に溶ける水素の体積は、その圧力下で何mLか。 (1) 0℃, 5.0×105 Pa で, 1Lの水に溶ける水素は何molか。 (3)水素と酸素が1:3の物質量の比で混合された気体を1Lの水に接触させて、0℃ 1.0×10 Pa に保ったとき, 水素は何mol 溶けるか。 考え方 ヘンリーの法則を用いる。 (1) 0℃, 1.0×10 Paにおけ る溶解度を物質量に換算する。 溶解度は圧力に比例する。 (2) 気体の状態方程式を用い る。 別解 溶解する気体の体 積は,そのときの圧力下では, 圧力が変わっても一定である。 (3) 混合気体の場合,気体の 溶解度は各気体の分圧に比例 する。 ■ 解答 (1) 0℃,1.0×10 Paで溶ける水素の物質量は, 2.2×10-2L 22.4L/mol =9.82×10-4mol 気体の溶解度は圧力に比例するので, 5.0×105 Paでは, 9.82×10-4mol× 5.0×105 1.0×105 -=4.91×10-3mol=4.9×10-3mol (2) 気体の状態方程式 PV =nRT から Vを求める。 4.91×10-3mol×8.3 × 103 Pa・L/(K・mol)×273K 5.0×105 Pa = =2.2×10-2L=22mL 別解 圧力が5倍になると,溶ける気体の物質量も5 倍になる。 しかし, この圧力下で溶ける気体の体積は,ボイ ルの法則から1/5になるので,結局, 同じ体積22mLになる。 (3) 水素の分圧は1.0×10 Pa×1/4=2.5×10 Pa なので, 溶ける水素の物質量は, 9.82×10-4molx (2.5×105/1.0×105 ) =2.5×10-3 mol アンモニ 性溶媒 する。 沸 える た、 一作

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