問3 化合物Aは酸性水溶液中で次のように加水分解されて化合物Bと化合物C
を生じる。
A+ HO -
B+C
Aを、その濃度が0.100mol/Lになるように塩酸中に加え, 1000 mL の
溶液を調製した。表2は, 溶液を調製した直後から2時間ごとに, 生成した
Bの濃度(mol/L) を測定したものである。実験中, 溶液は 25℃で一定に保
たれており,塩酸は触媒としてはたらいている。また, 実験中に溶液の体積
は変化しないものとする。 この実験に関する下の問い(a.b)に答えよ。
表 2
Aの溶液を調製した直後からの経過時間 (h)
0
2
4
Bの濃度(mol/L)
0
0.012|0.022
O1D1 ひ0/0
Aの分解速度u(mol/(L·h)) は, 次式に示すようにAの濃度[A](mol/L)
a
のみに比例することがわかっている。 この反応の速度定数k(/h)として
最も適当な数値を, 下の①~⑤のうちから一つ選べ。
23
/h
010
ch
0=kLANe myyL
LBICC)
(4) 「H20]
0 0.06
2 0.07
3 0.08
の 0.09
6/0.10
Aの溶液を調製した直
〈別解)エネルギー図を用いると.
0
後からの経過時間 (h)
Bの濃度(mol/L)
2
4
単体|2C(黒鉛)+3H。 +
2
0
0.012|| 0.022
Aの濃度(mol/L)
0.100|0.088 0.078
CH,(気)の生成熱
H,O(液)の生成熱
Aの分解速度(反応速度)は, 単位時間当たりのAの減
少量で表されるので, 0~2hの区間において平均分解
速度でを求めると,
CH,OH(液)
の生成熱
1
CH,(気)+ H,0(液)
Q(kJ)
CH,OH(液)
0.088 mol/L -0.100mol/L
U=
2h-0h
Q= 278 - (-52 + 286) = 44KJ
問2
22
正解の
= 6.0× 10- mol/(L·h)
0.20mol/Lの塩酸 500mL 中の HCI は, 0.20mol/L
また,このときのAの平均濃度[A]を求めると,
500
0.100 mol/L +0.088mol/L
-L= 0.10mol, 0.20mol/L の水酸化カリウム
1000
[A]=
= 0.094mol/L
2
となる。
500
-L=
1000
水溶液 500mL中の KOH は, 0.20mol/L×
0.10mol。これらを反応させたときに生じる熱量 5.6kJ
は, H*と OHが0.10mol ずつ中和反応したときに発
生する熱量なので, 1mol あたりでは,
2h~4hの区間についても同様に計算をすることが
できる。問題文からぃと[A]が比例することがわかって
いるので、[A]とむを用いてんを求めると, 以下のよ
うになる。
5.6kJ
= 56KJ/mol
経過時間(h)
0
2
4
0.10mol
Aの濃度
強酸と強塩基の中和では, 酸塩基の種類によらず一
定であり,それを中和熱という。したがって中和熱は
56KJ/mol である。
0.050 mol/L 硫酸水溶液 1000mL 中のHSO, は,
0.100
0.088
0.078
(mol/L)
(mol/(L-h))
6.0× 10-3
5.0× 10-3
[A] (mol/L)
0.094
0.083
A= h)
0.050mol/L ×
-L= 0.050mol, H,SO, は2価なの
1000
1000
0.063…
0.060…
で、これと過不足なく中和する量の固体の水酸化カリウ
ム KOH(1価) を加えて反応させたときに生じる熱量
11.4KJは, H* と OH~が 0.050mol × 2 =D 0.10mol ず
つ中和したときに発生した熱量と, 固体の水酸化カリウ
ム 0.10mol が溶解したときの発熱量の和に等しい。
したがって, 固体の水酸化カリウムの溶解熱を
Q(kJ/mol) とすると,
0.10 mol × 56.J/mol + 0.10mol × Q (kJ/mol)
kは温度が一定ならば一定であるから, 各区間で求め
たkの平均値を求めると,
0.063 + 0.060
= 0.06/h
2
b
24
正解の
0(正)調製直後はAの濃度が大きいので反応物どう
しの衝突回数が多く,そのため分解速度は大きい。 しか
し、時間が経過するにつれ, Aの濃度は減少するため分
解速度は遅くなる。
= 11.4kJ
. Q=58KJ/mol
の(正)温度を高くすると, 反応が起こるために必要
な活性化エネルギー以上のエネルギーをもつ粒子の割合
が増加するため,濃度が同じでも反応速度は大きくなる。
このことは,温度が高いほど速度定数の値は大きくなる
B
問3
23
正解0
a
経過時間ごとのBの濃度からAの濃度を求めると以下
の表のようになる。
ことを表している。
O(正)=k[A]より, 分解速度はAの濃度に比例
するので, Aの濃度([A])を2倍にすればその直後の分
解速度(u)も2倍になる。
O(誤)一般に, 速度定数は同じ温度, 触媒であれば
エネルギ、
Cの濃度は考えなくていいのですか？