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化学 高校生

(1)と(2)の解説をお願いしたいです

問1 次の各問いに答えよ。 原子量は、H=1.0、C=120=16 とする。 図に示すように、ピストンにより容積 が変わるシリンダーA がコックのついた 管で容器 B とつながった装置があり、 装 置全体の温度を一定に制御できる恒温槽 に入っている。 シリンダーAには質量a[g]のメタン (気 体)が、容器 B には質量 5a[g]の酸素(気 体) が入っている。 ピストンが初期位置に Cata 16 容器 B シリンダー A コック |ピスト ピストン メタン 酸素 a [g] 5a [g] 管 P あるときコックは閉じており、シリンダーAと容器Bの容積はともに Vo[L]で等しく、温度もともに絶対 温度で To [K] である。このときのシリンダーA内の圧力を PA [Pa] とする。 気体はすべて理想気体とし、 管 の容積は無視できるとする。 (1) ピストンが初期位置にあるとき、 容器B内の圧力 [Pa] をシリンダーA内の圧力 PA を用いて表せ。 (2) ゆっくりとピストンを押し込み、 シリンダーAの容積を Vo/4 [L] とした後に、コックを開けてしば らく放置したところ、 メタンと酸素は反応せず互いに速やかに混合し、 その後装置内部の温度は To で 一様となった。このときの装置内のメタンの分圧 [Pa]を、 PAを用いて表せ。 (3) (2) の操作の後、 ピストンを固定して適切な方法で装置内のメタンを完全に燃焼させた。このときの 化学反応式を記せ。 (4) (3)の後、しばらく放置した後に装置内の温度が再び To となったとき、 容器内に液体の水が存在し た。 このときの装置内の全圧 [Pa] を PA を用いて表せ。 ただし、 温度 To での水の蒸気圧は、 0.10PA と する。 また、水蒸気の凝縮を除いて装置内の気体は水 (液体) へ溶解しないとし、温度変化によるシ リンダーAと容器 B の容積変化、および水 (液体)の体積は無視できるとする。

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化学 大学生・専門学校生・社会人

(3)(4)がわかりません

で一定に保ったまま kPaった。 合気体に気火花をさせたのち、容器のを 27°すると. とき 生成した水の % がしてい 容器はCkPa となった る。(H100.R=8.31×10 1.01×1051760mm K・mol). A:(70.4.0 30 (エ) 97.3730 (ア) 35 36 (エ) 70 (オ) (ア) 18 24 (エ) 30 95 324 物質の二 60. 連結球 気体の燃焼〉 に最も適 るものを,それぞれ下から選べ。 片側を閉したいガラス管の内部を水で満たし銀だめの中で倒立させた。 この水銀柱の異空部水蒸気で飽和させると、1気において, 水銀柱の高さ は 730mm であった。 270における水の飽和圧は (AkPaである。 27℃で、水素が圧力30 Paで詰められた耐性容 各積2,酸素が圧力 で詰められた耐圧容 3.0L) カコックスで連結されている。温度を 容積 を開けての気体をすると、気体の全圧 33 べてなくなった)ところでピストンを止めた (状態II)。その後,さらにピストンへの圧 力を下げた状態Ⅲ)。 飽和水蒸気圧は図2に示すように変化し, 60℃においては 0.20 × 10 Paである。 容器内の液体の体積は無視できるものとして,(1)~(4)に答えよ。 ただし、水素は水に溶解しないものとする。 (1),(3)の答えは有効数字2桁で記せ。 (R=8.3×10 Pa・L/(K・mol)) ピストン 飽和水蒸気圧 [×10Pa] 1.00- 0.90- 0.80- 0.70- 0.60- 0.50- 0.40- 0.30- 0.20- 0.10- 0.00- 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90100 温度 [℃] 図2 気体、 液体 状態 I 状態ⅡI 状態Ⅲ 図1 DO 25 350 (オ)6775 ( 100 [17田大 改] 結球と体の圧力> 気体は を扱い 17°C 7°C 連結部分およ 1.0,C=1, N-140=16) AR=8.31×10° Pa・L/(m・K), 飽和水蒸気圧 とする。 また、 (1) 状態 I における容器内の体積を求めよ。 思考 (2) 状態 Iにおける容器内の体積を固定したまま、温度を上げた。 容器内の水がすべて 水蒸気に変化する温度 (液体の水がすべてなくなる温度)は,次の(a)~(e) のどの温度範 囲に含まれるか。 最も適当なものを一つ選べ。 (a) 60~70°C (b) 70-80°C (c) 80-90°C (3) 状態Ⅱにおける容器内の体積を求めよ。 (d)90~100℃ (e) 100℃以上 (4) 状態Ⅰから状態Ⅲへの変化によって, 容器内の圧力Pと体積Vの関係はどのよう に変化するか。 最も適当な図を次の (a)~(e)から一つ選べ。 天体の水の ものとす (a) V に示して で各にメタン32 いて、コックをしたれ には空気 コック A 容器 B (b) + II (c) (d) (e) Ⅱ 20% 11.52 れた。 30.0(L) に保ったを開き、 時間が経 容器内の人 燃焼 A, 器 P →P [19 防衛医大 〕 にした。この容器内の [Pa〕 を求めよ。 生成した 存在 のとする。 さらに を開いたまま 063 〈理想気体と実在気体〉 「このとき,①容 内を 在する液体の水の物質量 [mol] を求めよ。 に存在する水蒸気 [mo 量 容器B内を17 よび ②容器内に存 保っ 以下の文中の空欄 に入る当を語を記せ。 62. 〈混合気体の体積〉 [14 京都府医大 改〕 実在気体の理想体からのを指して れる。ここではhp (Parは体積 P の値がよく用 PT) はK)であ 物質量(mol 図1に示すような体積と温度を自由に変えることのできるピストン付き容器に 0.15molの水素と0.20molの水を入れ, 温度を60℃に保ち、ピストンに0.50×105 Pa の圧力をかけた。このとき,水は一部液体であった(状態Ⅰ)。 温度を一定に保ったまま, ピストンへの圧力をゆっくり下げ, 容器内の水がすべて水蒸気になった (液体の水がす とかが一定の条件 Z値の力依存 多くの実在気体では、Pを 俺から大きく と、乙はからんするさらにPを大き やがて するの値が いる 大きくしたときと するの エ ウ が現れるた が強 れるためで 名古

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化学 高校生

これの(iii)の解き方が全くわかりません。どうして[H2]=[I2]になる?そもそもどうして平均を取ったりできるの?また、0,100と0,085っていう濃度はどこから出したのですか?詳しく教えていただけると嬉しいです。反応速度ほんとに苦手で、、、

156 問題 命化ボ 医情Ⅰ 科報ツ 2024年度 生文ス (4) 下線部(b) に関連する次の文を読み、問い (i) ~ (vi) に答えよ。 ただし、物質はすべて気体として存在し、容器内の全圧は反応によ て変化しないものとする。と 水素とヨウ素の反応は次のように表される。 同志社大学部個別日程 志社大学部個別日程 [mol/L] 0.100 9.085 0.075 H2 + 12 2HI [Hz] 化学 この反応は正反応と逆反応が同時に進行する ( き ) 反応である。 水素分子 (H-H), ヨウ素分子 (HI), ヨウ化水素分子 (H-I)の結合 エネルギーがそれぞれ 432kJ/mol. 149kJ/mol, 295kJ/mol である 0.050 ② 0.025 0.000 0 50 50 2024年度 文化情報 科報ツ 生命医科 ので、この正反応の反応熱は水素1molあたり(く)灯である。 正反応の反応速度(水素が消費される速度)をv.逆反応の反応 速度 (水素が生成する速度)を とすれば, v=k」 [H2] [12] 2k2 (け) -100 ③ (40) ④ と表される。ここで [X] は物質 X の濃度 [mol/L] を表す。 またk およびk2 はそれぞれの反応の反応速度定数である。 0.100 mol の水素と0.100 molのヨウ素を容積が1.00Lの容器に閉 じ込め,温度を一定に保ったところ, 混合してからはじめの200秒の 間に水素の濃度が図2のように変化した。 しかしながら時間が十分に 経過すると水素とヨウ素の濃度はいずれも 0.020mol/Lとなりそれ 以降は変化しなかった。 このような状態を平衡状態と呼び, 反応②の 平衡定数K と反応速度定数k, およびk2の間には次のような関係式が 成り立つ。 K= (こ) 和 化 100 150 200 [s] 時間 図2 水素の濃度の時間変化 (i) 文中の(き)にあてはまる最も適切な語句 (く)に あてはまる整数(け)(こ)にあてはまる最も適切な 数式を記せ。 (ii) グラフから50秒後の水素の濃度を読み取り,はじめの50秒に おける正反応の反応速度v 〔mol/ (L・s)] を有効数字2桁で 答えよ。 (ii)(ii)の結果を利用してはじめの 50 秒におけるk 〔L/ (mols)] を有効数字2桁で求めよ。 ただし、この時間での逆反応の寄与 は無視せよ。 (iv) 解答欄のグラフには図2と同じ水素の濃度変化を表す曲線が記 入してある。 これを参考に、解答欄のグラフに0秒 100秒 後 200 秒後のヨウ化水素の濃度を表す点を記入せよ。 (v)この温度における反応 ②の平衡定数Kを有効数字2桁で求めよ。 他の条件は変えずに, (a) 触媒存在

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