Question

かのん

丸がついている最後の問題の解答なのですが、線が引いてあるところ（3枚目）のV1とV2の濃度の指数ってなぜ分かるのでしょうか？
たしか実験で求めるものでしたよね?この反応は素反応だからとか覚えるんでしょうか？

(2) KをK, を用いて表せ。
4. 次の文章を読み、以下の設問 (1)~(3)に答えよ。
高温におけるヨウ化水素の分解反応と生成反応は,次の式 ② で表され
る。
物質量 [mol]
1.4
1.2
1
0.8
0.6
物 0.4
0.2
2HIH + Is
この反応に関する2種類の実験を行った。 なお, 室温においては,HI
の分解反応と生成反応は,いずれも進行しないとする。
実験1 室温において, HI のみが1.2mol入っている体積が5.0Lの密
閉された容器がある。 容器内を一気にあたため, ある一定の温度 Ti
[K] に保持したところ反応が進行した。 温度が Ti [K] になった時刻を
反応開始時刻 0 分とし, そこから時刻分までの HI の物質量の時間変化は
図2に示す結果となった。 なお, 温度 T1 [K] では, HI, Hz, Iz はすべて気体
である。 この実験では, 容器の体積は、図2の時刻 0分から時刻分まで,
変化しないとする。
実験2 室温において, H2 と I が 1.5mol ずつ入っている体積が10.0Lの密閉
された容器がある。 容器内を一気にあたため,実験1 と同じ温度 T] [K] に保
持したところ, 反応が進行した。 温度がT] [K] になった時刻を反応開始時刻
0分とし、 各成分の物質量の時間変化を観測した。 なお, 温度 Ti [K]では,
HI, H2, Iz はすべて気体である。 この実験では, 容器の体積は変化しない
とする。
Ea
RT
(1) 実験1において, 時刻分に見かけ上、 反応が止まっているような状態
になった。 図2における時刻分から時刻た分まで, HI の物質量はどのよ
うに変化するか。 解答用紙のグラフ Aに実線で描け。
また, 時刻 0分から時刻を分まで, H2 の物質量はどのように変化するか。
解答用紙のグラフBに実線で描け。
(2) 実験2において, 時刻ち分に見かけ上, 反応が止まっているような状態
になった。 時刻 0分から時刻な分(ただし, た>た) まで, HI の物質量はどの
ように変化するか。 解答用紙のグラフCに実線で描け。
また, 時刻 0分から時刻を分まで, Iz の物質量はどのように変化するか。
解答用紙のグラフDに実線で描け。
(3) 実験1で, 反応開始からた分経過した後に, 容器内の温度をT] [K] に保ち
つつ, 容器は密閉したまま、ゆっくりと容器の体積を減少させた。このとき
式②の平衡はどうなるか。 次の(a)~ (c)の中から適切なものを選び, 記号で答
えよ。
(a) HI が減少する方向に移動する。
(b) HI が増加する方向に移動する。
(c) どちらにも移動しない。
5. 次の文章を読み、以下の設問 (1)~ (3)に答えよ。
化学反応の反応速度定数k は, 活性化エネルギーE[J/mol], 絶対温度 T
[K] と気体定数R [J / (mol･K)] を用いて, 式 ③ のように表すことができる。
k=Ae RT
ここで, A は頻度因子とよばれる定数である。 式③の両辺の自然対数(底をe
とする対数) をとると, 式④になる。
logek=-- +log. A
t₁
時刻 [分]
図 2. HIの物質量の時間変化
0
0
〈解答用紙の図〉
0.8
量 0.6
質 0.4
物 0.2
グラフA (HIの時間変化)
1.4
1.2
物質量 [mol]
0
1
0.8
量 0.6
04
物 0.2
物質量[mol]
0
グラフ B (H2の時間変化)
1.4
1.2
'0
2
E 1.5
0
1
物 0.5
0.
41
|時刻 [分]
グラフCHIの時間変化)
2.5
物 0.5
2
時刻 [分]
ts
時刻 [分]
1₂
fa
時刻 [分
1₂
グラフD(I2の時間変化)
2.5
2
1.5
1
ta
ta
式③ は logokが今に対して、傾きで直線的に変化することを示している。 HIの分解反応 (2HI-
Hz + Is) における, 温度 T [K] と反応速度定数k [L/(mol・s) ]の関係は, 表2および図3のようになる。こ

こでは、気体定数の値は R=8.31J / (mol･K) とする。
(1) 表2に示した数値をもとに, HI の分解反応の活性化エネルギーEa を,
有効数字3桁で答えよ。 ただし、 解答にあたっては, Eaの単位に
kJ/mol を用いよ。
(2) HI の分解反応において,反応温度が650K から 700Kに変化すること
で, 反応速度定数はe 倍になる。 m の値を有効数字2桁で答えよ。
(3) ある温度 T2 [K] における,次の式 ⑤ の HI の分解反応と生成反応につ
いて考える。
-5
-6
-8
-9
-10
0.0013 0.0014 0.0015 0.0016
1/T[1/K]
図 3. log.k と [1/12 の関係
表 2. 反応 (2HI H2 + Ls) の反応速度定数
T[K]
k [L/(mol.s)]
646
9.11×10-5
2.75×10-4
2.49 x 10-3
2HIH2 + Iz
式 ⑤の右向きの反応であるHI の分解反応の
活性化エネルギーは, 設問 (1)で求めた値と等
しい。 式⑤の左向きの反応であるHI の生成
反応の活性化エネルギーは, 174kJ/mol であ
る。 HI の分解反応と生成反応の頻度因子A
は等しい。 温度 T2 [K] における式 ⑤の平衡定数 (濃度平衡定数) は e-と表される。
気体定数R [J/(mol・K)] と温度 T2 [K] の積の値が RT2 =6.0kJ/molであるときの値を有効数字 2
桁で答えよ。
667
716
1/T [1/K] logek
-9.30
-8.20
-6.00
1.55×10-3
1.50x10-3
1.40×10-3

(3) T2〔K〕における反応 2HI H2+I2 の HI 分解反応の反応速度と反
応速度定数を v1, k, 同様に HI 生成反応の反応速度と反応速度定数を ひ
k2 とおくと,
衡定数 e" は
en=
と表せる。 よって
k₁
k2
-
[Hz] [Iz]_ki
[HI] 2
k₂
U2=k2 [Hz] [I2] と表せ,この反応の濃度平
[HI]2,
182.8
Ae T2R
Jom!
182.8
174
=e-₂-(TR) = e = e
174
Ae T₂R
=l -1.46≒e-1.5
ゆえにe” のnの値は1.5 となる。
-182.8+174
-182.8+174
6.0