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化学 高校生

問三の問題なのですが、僕は、700℃という高温にしたときに物質の熱運動が盛んになり、圧力が大きくなるので、総物質量が小さくなる右の方向に反応がより進むと思ったのですが、この考え方のどこがダメなのか教えていただきたいです

4 (配点 20点) 問: 次の文を読み, 問1~ 問7に答えよ。 ただし, 物質はすべて気体状態で存在し, 理想 気体としてふるまうものとする。 密閉容器に窒素と水素を触媒とともに封入し高温にすると、次の式①の反応が起こっ てやがて平衡状態に達する。この反応の正反応は発熱反応であることが知られている。 N2 + 3H2 + 2NH3 Cor-ORA ① 問1 式①の反応で触媒を用いる場合、触媒を用いない場合と比べてその値が大きく なるものを,次の(ア)~(オ)のうちからすべて選び、その記号を記せ。ただし,式. ①の反応は定温定圧のもとで行われるものとする。 (ア) 正反応の反応速度 (ウ) 逆反応の反応速度 (正反応の活性化エネルギー (エ) 逆反応の活性化エネルギー (オ) NH3 が1mol 生成するときに発生する熱量 問2 平衡の移動について述べた次の文の空欄 あ に適する語を記せ。 Com ある反応が平衡状態にあるとき,濃度・圧力・温度などを変化させると,その影 響を和らげる方向に反応が進み, あらたな平衡状態となる。これを あ の原 2 理という。 -59- ルシャトリエ

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化学 高校生

(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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化学 高校生

構造決定の問題で、写真3枚目の左上の文でFはヒドロキシ基とカルボキシ基を持ちと書いてありますがヒドロキシ基はヨードホルム反応があることにより存在すると分かったのですがカルボキシ基はどの部分から存在すると解釈できるのか分からないです。教えて頂きたいです。

もう 36 2016年度 化学 3 東北大 理系前期 東北大 理系前期 実験 2 炭素,水素,酸素原子のみから構成される, 分子量 400以下の化合物があ る。化合物Aには,シスートランス異性体が存在する。 また,化合物は,不 斉炭素原子を2つもつ。 以下の文章と、実験1から実験 8に関する記述を読み, 問1から問に答えよ。 構造式は下記の例にならって書け。ただし、置換基のシ スートランス配置および不斉炭素原子の存在により生じる立体異性体は区別しな くてよい。 (例) -CH C -CH2CH2- -CH=C-CH3 $1 OH CH3 H3C 炭素-炭素二重結合をもつ化合物に対して, 適切なルテニウム錯体を触媒とし 作用させると, 二重結合を形成する炭素原子が組み換わった化合物が生成す る。この反応はメタセシス反応とよばれ, シス体, トランス体のいずれのアルケ ンでも進行するが, ベンゼン環では進行しない。 ①式に3-ヘキセンとエチレン から 1-プテンが生成するメタセシス反応の例を示す(エチレンおよび生成物中の エチレン由来の炭素原子を太字で示している)。 ①式の反応は, 可逆反応であ り,一定時間後には平衡状態に達する。 この反応を, 3-ヘキセンとこれに対し て過剰な量のエチレンを用いて行うと, 反応が右向きに進むように平衡が移動 し, 3-ヘキセンの大部分を1-ブテンに変換することができる。 2016年度 化学 37 化合物Aを,適切なルテニウム錯体の存在下に, 過剰な量のエチレン と接触させると, メタセシス反応が起こり,化合物 B, C が生成した。 化 合物 B は分子量 90 以下であり, 問2に示す方法でポリビニルアルコール に導くことができた。 化合物 Aに対して、適切な触媒を用いて水素を付加させたところ、分 実験 3 子量が2.0 増加し,不斉炭素原子を3つもつ化合物Dが得られた。 実験 40.1molの化合物Aに対して、十分な量の水酸化ナトリウム水溶液を加 えてエステル結合を加水分解したのち,希塩酸を加えて酸性にしたとこ 酢酸および化合物 E, F,G 0.1molずつ得られた。 化合物Eは不 斉炭素原子をもたないが,化合物Fは不斉炭素原子を2つもち、化合物 Gは不斉炭素原子を1つもつことがわかった。 実験 50.1molの化合物 D に対して, 十分な量の水酸化ナトリウム水溶液を加 えてエステル結合を加水分解したのち, 希塩酸を加えて酸性にしたとこ 酢酸および化合物 E, F, Hが0.1molずつ得られた。 化合物 Hは不 斉炭素原子を1つもつことがわかった。 実験 6 化合物 Eは塩化鉄(ⅢII) 水溶液と反応し、 紫色を示した。 また、 化合物 E は、 問3に示す方法でアニリンから合成することができた。 3-ヘキセン CH3CH2CH=CH-CH2CH 3 ルテニウム CH3CH2 -CH2CH3 錯体 *CH HC ① + H2C=CH2 エチレン H2C CH2 1-ブテン 実験7 化合物Fにヨウ素と水酸化ナトリウム水溶液を加えて加熱したところ, 不斉炭素原子をもたない化合物のナトリウム塩と黄色沈殿が, 1:1の 物質量の比で得られた。 化合物 G をガラス製の試験管にとり, アンモニア性硝酸銀溶液を加え て穏やかに加熱したところ, 試験管の内側に銀が析出した。 この際,化合 物Gは酸化され, 化合物 I の塩を与えた。 実験 8 実験1 化合物 A174mg を完全に燃焼させたところ, 二酸化炭素 418mg と水 108mg が生成した。

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化学 高校生

(4)番の解説がわからないです。教えて頂きたいです。

6 窒素と水素との混合気体を一定の条件の下で 適当な解媒を使って反応させると, 次の化学反 応式にしたがってアンモニアが生じる。 100 a N2 (g) + 3H2(g) 2NH3 (g) 積時 ここで, (g) は気体状態を表し、 またこの反 応は可逆反応である。 いま、窒素と水素を 1:3で混合した気体を1.0×10'Pa, 率ン 3.0x107 Paおよび6.0x107 Paの下でいろい 平衡時のアンモニア 平[] 80 60- 40- 201 0 ろな温度において反応させ, 平衡に達したとき のアンモニアの体積百分率を測定して図のよう な結果を得た。 200 300 400 500 600 700 温度(℃] (1) 図に示した曲線 a, b, cのうち, 6.0 × 107 Paの測定結果により得られた曲線はどれ か。 記号で答え、その理由を簡潔に記せ。 (2) この図からアンモニアの生成反応は発熱反応であるか, 吸熱反応であるかを答え よ。 また、 その理由を簡潔に記せ。 (3) 上記の化学反応を, 熱化学方程式で表せ。 ただしH-H, H-NおよびN=Nの結合 エネルギーは,それぞれ436kJ/mol,391kJ/mol および 942kJ/mol である。 (4)窒素と水素とを体積比1:3で混合した気体を, 1.0×107 Pa で, ある温度の下で平 衡状態に達成させ, 続いてこれを温度を変えないで 3.0 × 107 Paに圧縮すると, 混合 気体の密度(g/cm)はどうなるか。 下記の(ア)(イ), (ウ)のうちから該当するものを 選び記号で答え,その理由を簡潔に記せ。 (ウ)3倍より小さくなる (イ) 3倍より大きくなる (ア)3倍になる (5) アンモニアの合成には触媒が用いられる。 触媒の役割について簡潔に記せ。

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