(5)を教えてください🙇🏻‍♀️🙇🏻‍♀️ よろしくお願いします🤲🏻

化学

高校生

解決済み

4年以上前

𝘠𝘢𝘮𝘢𝘵𝘰.

(5)を教えてください🙇🏻‍♀️🙇🏻‍♀️

よろしくお願いします🤲🏻

;.図は,水素と窒素を3:1 の物質量比で混合して平衡に達したときの,各温度における気体中に含まれるアンモニアの物質量百分率を表している。曲線(b)は, 触媒を加えて圧力を3.0×10'Pa に保った場合の結果である。次の問いに答えよ。なお,気体はすべて理想 80 60 40| 気体と見なすこと。 20 (1) 図とルシャトリエの原理に基づいて考えると,アンモニアが生成する反応は発熱反応か,吸熱反応か。「発熱,吸熱,判断できない」のいずれかで答えよ。 (2) 工業的なアンモニア合成の反応温度は500°C付近である。図からわかるように低温でアンモニアの物質量百分率がより高くなるにもかかわらず,500°℃付近で反応させるのはなぜか。理由を簡潔に記せ。 (3) 触媒を加えて圧力を6.0×10' Pa に保った場合の平衡におけるアンモニアの物質量百分率の温度変化は,図の曲線(a), (b), (c)のうちいずれか,記号で記せ。 (4) 触媒を加えず圧力を3.0×107 Pa に保った場合の平衡におけるアンモニアの物質量百分率の温度変化は,図の曲線(a), (b), (c)のうちいずれか,記号で記せ。 (5) 曲線(b)は,537°C, 3.0×10" Pa で 20%の値をとる。このとき,アンモニアが 1.0×10°mol 存在するとすれば,反応前の水素と窒素の混合気体の体積は,27°C, 3.0×107Pa で何 m°か,有効数字2桁で記せ。気体定数 R=8.3×10°Pa·L/(mol·K) 0 200 300 400 500 600_700 温度 (10 同志社大) 8 % アンモニアの物質量百分率

回答

✨ ベストアンサー ✨

零

4年以上前

アンモニアの物質量百分率が20%ということは、存在する気体のうち5分の1がアンモニアだということです。じゃあ残りの5分の4は何かというと、アンモニア以外なので、反応していない水素と窒素が残っているということになります。
ここで、具体的な物質量としては、5分の1が1.0×10⁵molということですから、それ以外の5分の4は1.0×10⁵の4倍の4.0×10⁵molですね。つまり、反応せずに残っている水素と窒素の物質量が4.0×10⁵molだということです。
さて、反応前に時を戻すと、アンモニア1.0×10⁵molはもともと水素と窒素でした。
N₂ + 3H₂ → 2NH₃
5.0×10⁴ 1.5×10⁵ 1.0×10⁵ [mol]
物質量を計算すると、水素と窒素合わせて2.0×10⁵molからアンモニア1.0×10⁵molができるので、反応前は水素と窒素の混合気体の物質量はアンモニアになる前の2.0×10⁵molと反応せずに残る4.0×10⁵molの合わせて6.0×10⁵molということになります。
あとは理想気体の状態方程式を用いれば体積が計算できます。
PV=nRTより
3.0×10⁷[Pa]×V[L]=6.0×10⁵[mol]×8.3×10³[Pa∙L/(mol∙K)]×(27+273)[K]
V=6.0×10⁵×8.3×10³×300/(3.0×10⁷)=4.98×10⁴[L]
≒5.0×10⁴[L]
=5.0×10⁷[mL]
=5.0×10⁷[cm³]
=5.0×10⁷×(10⁻²)³[m³]
=50[m³]