Question

ら み

3、4、5番の解説をお願いします🙏🏻
どれかひとつだけでも構いません😖

論述
292 [硫酸・硝酸の工業的製法] 硫酸は, 石油から分離した硫黄を原料として,工
業的に製造されている。 硝酸は, アンモニアを原料として工業的に製造されている。
硫酸と硝酸の工業的製法について,次の各問いに答えよ。
原子量:H = 1.0, N = 14.0, 0 = 16.0, S =32.1
(1) 硫酸と硝酸の工業的製法の名称と,そのとき利用する触媒をそれぞれ答えよ。
16
(2) 硫黄から濃硫酸を製造する過程,アンモニアから硝酸を製造する過程を,それぞ
れ100字程度で説明せよ。
(3) 硫黄32.1kgをすべて硫酸にすると, 98.1%の硫酸が何kg 得られるか。
(4) 60.0% 硝酸を1050g つくるのに必要なアンモニアは何gか。 ただし, アンモニア
はすべて硝酸になるとする。
きく
(5) 硝酸の製法で必要なアンモニアは、ハーバー・ボッシュ法によって, 窒素と水素
かから製造されている。 いま、窒素分子からアンモニアをつくるときの収率が70%,
アンモニアから硝酸をつくるときの収率も70%とするとき, 28kgの窒素から60%
の硝酸は何kg得られるか。

(1) 硫酸…接触法,酸化バナジウム (V)
硝酸･･･オストワルト法, 白金
(2) 硫酸･･･硫黄を燃焼させて二酸化硫黄をつくる。 これを, 酸化バナジウム (V) を触媒とし
て空気中の酸素で酸化し, 三酸化硫黄にする。 これを濃硫酸に吸収させて発煙硫酸と |
し,希硫酸で薄めて濃硫酸をつくる。 (92字)
硝酸･・･アンモニアを白金を触媒として空気中の酸素で酸化し、一酸化窒素をつくる。こ
れを空気と混ぜると、酸素と反応して二酸化窒素になる。 これを水と反応させて硝酸
をつくる。 (79字)
(4)170g
(3) 100kg
xujod
1/2
接触法 S
xx
(5) 1.0 × 102kg
燃焼
オストワルト法 NH3
98.1
100
SO2
32.1 x 10g_
32.1g/mol
1050g ×
空気
触媒 V205
O2
硫酸や硝酸は,上記のように反応させて製造する。こ
のような場合,製造の量的関係の計算問題は, すべての
過程の化学反応式を知っていなくても解くことができ
る。出発物質(原料)と最終産物 (製品)について 化学式
中の中心元素の原子の数から物質量の比を求め,計算す
酸化(白金触媒)
ればよい｡
(3) S → H2SO4 であるから,原料の硫黄と同じ物質
量の硫酸ができる。
硫黄32.1kg は,
=1.00 x 10'mol
得られる 98.1 % 硫酸の質量をx〔g〕 とすると,
H2SO4=98.1であるから,
NO
98.1 g/mol × 1.00 × 103mol
10.0mol × 17.0g/mol=170g
SO3
02
酸化
60.0
100
630 g
10.0mol
HNO3 = 63.0より,
63.0g/mol
したがって, アンモニアは10.0mol必要であり,
NH3 = 17.0より,
2NO+O2→2NO2
3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO
H2O
x = 1.00 × 105g = 100kg
(4) NH3 → HNO3 であるから, 原料のアンモニアとON
同じ物質量の硝酸ができる。
60.0%硝酸1050g中に含まれるHNO3 は,
= 630g
1 molのNH3 から1molのHNO3ができることの証明
4NH3 +502 → 4NO +6H2O
H2SO4
NO2
H2O
→
HNO3
製造において中心になる
元素とは、反応の過程で付け
加わったり失われたりしない
元素で、硫酸の製法では硫
黄S. 硝酸の製法では窒素 N
である。
化学・第4編

① + ② ×3 + ③ × 2 を計算すると, 4NH3 +802 → 4HNO3 +4H2O
これを整理して, NH3 +202 → HNO3 + H2O
したがって, 1molのNH3 から1molのHNO3 が生成する。 反応をたどってみた場合、
③の反応で生成したNOが再び ② の反応を起こすため、最終的にはNH3 はすべてHNO3に
なる｡
(5) N2₂ → 2NH3 → 2HNO3
1molのN2 から2molのHNO3 ができる。 各過程で
の収率がそれぞれ70%であり, 28kgの窒素の物質量
は 1.0×10mol であるから, これからできる 60% の
硝酸の質量をx 〔g〕 とすると,
60
100
x=102.9×10g ≒ 1.0 × 102kg
xx
=
1.0 × 10°mol × 2 x
70
70
×
100 100
W
× 63 g/mol

Answer 1

たこ焼き

(3)1molの硫黄から1molの硫酸が作られる。
　今回は32.1kgの硫黄、すなわち32.1×10³gの硫黄を用意、すなわち、
　32.1×10³÷32.1=1.00×10³molの硫黄を用意したから、硫酸は1.00×10³molできるとわかる。
　　※硫黄のモル質量が32.1g/molであることを利用。
　すなわち、硫酸は1.00×10³×98.1=9.81×10⁴gできるとわかる。
　　※硫酸のモル質量が98.1g/molであることを利用。
　で、今回は硫酸は98.1%硫酸として得られるらしい。
　すなわち、接触法得られる硫酸の質量のうち、98.1%が硫酸の質量らしい。
　　　(接触法で得られる硫酸には不純物が含まれているということ)
　すなわち、接触法で得られる硫酸の質量をx[g]とすると、本当の硫酸の質量は、98.1%だから
　　本当の硫酸の質量はx×0.981[g]と表せる。
　これが9.81×10⁴gなんだから、
　　　x×0.981[g]=9.81×10⁴
　　　　　　 x=9.81×10⁴÷0.981
　　　　　　　 =1.00×10^5[g]
　　　　　　　 =100kg

たこ焼き

無視ですか？