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化学 高校生

⑷ 答えが違います💦 教えて下さいお願いします🙇

[18 センター試験 ] 準°136. <燃料電池〉 される。 水素 H2 を完全燃焼させたときのエンタルピー変化を付した反応式は,以下の式で表 実] So H2(気) + 1/1202(気) H2O (液)△H=-286kJ ...... 式1 この燃焼による熱エネルギーを得るかわりに水素H2 と酸素 O2 の反応から電気エネ ルギーを取り出すようにつくられた電池が水素酸素燃料電池である。 右図は,白金触媒を含む多孔質の炭素電極,電解 液にリン酸水溶液を用いた水素酸素燃料電池の構 造を示す。A極には水素H2を, B極には酸素 O2 を 一定の割合で供給する。 電極AとBを外部導線でつ なぐと, A極では,水素 H2 が酸化されて水素イオ ンになる (式2)。 A極で生じた水素イオンは電解液 A極 H2 H2 電解液 B極 O2 H 多孔質の炭素電極 (リン酸水溶液) 中を移動し,B極では,酸素 O2が水素イオンと反応して水になる(式3)。 (2)と(3)をまとめると,燃料電池全体の化学反応式が得られる。 (1)(2)と(3) を電子e を含むイオン反応式でそれぞれ記せ。 (2)図の燃料電池において,負極はA極とB極のうちどちらか。 (3) 下線部に関して, 図の燃料電池全体の化学反応式を記せ。 多孔質の炭素電極 02 H2O (4) 図の燃料電池を1時間放電させたところ, 90.0gの水が生じた。 このときの電池の 平均電圧は 0.800Vであった。 以下の問いに答えよ。 ただし, 原子量はH=1.00, O=16.0, ファラデー定数 F=9.65×104C/mol とする。 ① この電池から1時間あたりに得られる電気エネルギーは何か, 有効数字3桁で 答えよ。 ただし、. 電気エネルギー[J]=電気量〔C] × 電圧[V] とする。 ②図の燃料電池を放電し、 ある物質量の水素 H2 を消費したときに得られる電気エ ネルギー[J] は,同じ物質量の水素 H2 を完全燃焼させて液体の水が生じるときに得 られる熱エネルギー[J]の何%にあたるか,有効数字3桁で答えよ。〔22 京都産大〕

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化学 高校生

(2)の記述で「物質量は1.15g/x[g/mol]となる。」と書いてあるんですが、単位はmolじゃないんですか?

解説(1) 質量数=陽子数(原子番号)+中性子数から,原子番号37 のルビジウム Rb の各同位体の質量数は,次のようになる。 中性子数 48 の Rb37+48=85 中性子数 50 の Rb 37+50=87 相対質量は質量数に等しいと考えると,原子量は次式で求められる。 28 72 85 x + 87 × -=85.56° 100 100 (2)鉄Feを硫酸H2SO4 水溶液に溶かすと, 水素 H2 が発生する FeSO4+H2 → 1 0.0 Fe+H2SO4 …① 8 人工的に存在比を変えたFeのモル質量をx[g/mol] とすると,用いた Fe の物質量は 1.15g/x [g/mol] となる。 したがって, ①式の化学反応式 の係数から、発生したH2 は 1.15g/x [g/mol] とわかる。 一方,酸化銅(II) CuO とH2 の反応は,次の化学反応式で表される。 CuO+H2 Cu+ H2O → 化学反応式から,反応前後の質量減少分は,H2 と反応して H2O になっ た CuO中の0の質量であることがわかる。 1.15g/x [g/mol]のH2 と 反応する酸素原子0 (モル質量 16g/mol) は, 1.15g/x[g/mol]である。 また,減少した酸素原子の質量は (2.50-2.18)gなので,次式が成立す る。 1.15g = x [g/mol] (2.50-2.18) g 16 g/mol 0 x=57.5g/mol したがって,平均相対質量は57.5である。 別解 ②式の化学反応式の係数から, 1.15g/x[g/mol]の水素 H2 と反 応する酸化銅(II) CuO (モル質量80g/mol) は1.15g/x[g/mol]なので, 反応せずに残る CuOは (2.50g-80g/mol×1.15g/x [g/mol]) となる。 一方, 生じる銅 Cu (モル質量 64g/mol) は 1.15g/x [g/mol] なので,その 質量は 64g/mol×1.15g/x [g/mol] になる。 したがって,反応後に残る CuO と Cuとの混合物について,次式が成立する。 2.50g-80g/mol× 1.15g 1.15g +64g/mol × =2.18g x[g/mol] [g/mol] x=57.5g/mol

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化学 高校生

なぜH2O2の濃度変化が生じるのかわからないです。発生するO2と2H2Oの係数が違うからですか?教えて頂きたいです。

次の文章を読んで問いに答えよ。 少量の酸化マンガン (IV) MnO2 に 0.640mol/Lの過酸化水素 H2O2 水溶液を10.0mL 加え,分解反応で発生した酸素 O2 を水上置換ですべて捕集した。捕集容器内の圧力を 大気圧にあわせて気体の体積を量ったところ,反応時間と体積の関係は次の表のように なった。実験は 300Kで行われ,大気圧は1.010 × 10°Paであった。 ただし, 気体は理 想気体としてふるまうものとし、H2O2 の分解反応に伴う水溶液の体積変化および O2 の 水への溶解は無視する。 気体定数は 8.3 × 10° Pa・L/ (mol・K) とし, 300Kでの水蒸気圧 は 0.040 × 105 Pa とする。 なお, sは秒を表す。 反応時間 [s] 0 60 300 600 捕集容器内の気体の体積 [mL] 0.0 18.0 58.0 75.0 問1 0~60秒におけるH2O2 の平均の分解速度を有効数字2桁で求めよ。 = 問2 この実験における H2O2 の分解速度vは, v k [H2O2] に従う。 ただし, hは分解 反応の速度定数, [H2O2] は過酸化水素の濃度である。 速度定数んを0~60秒における H2O2 の平均の分解速度と平均の濃度より有効数字2桁で求めよ。 問3 反応開始後600 秒において, O2 の生成速度を増大させるために 0.640mol/L のH2O2 水溶液を追加したところ, その60秒後における捕集容器内の気体の体積は 85.0mLとなった。 追加したH2O2 水溶液の体積を有効数字2桁で求めよ。 ただし,平 均の分解速度は,平均の濃度と問2で求めた速度定数を用いてv=k[H2O2] により計 算できるものとする。

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化学 高校生

(3)について、ノートのやり方が❌の理由は、あくまでも容器の体積が3.0L,2.0Lであり≠気体の体積 ということですか?

基本例題4 混合気体 →問題 23・24・25 図のように, 3.0Lの容器Aに 2.0×10 Paの窒素を, 2.0Lの容器Bに 1.0 × 10 Pa の水 素を入れ, コックを開いて両気体を混合した。 温度は常に一定に保っておいた。 混合後 の気体について, 次の各問いに答えよ。 (1) 窒素の分圧は何 Pa か。 (2) 全圧は何Paか。 (3)各気体のモル分率はそれぞれいくらか。 B 3.0L 2.0L コック 解答201 (4) 混合気体の平均分子量はいくらか。 考え方 (1) 混合後の気体の体積は, 3.0L+2.0L=5.0L である。体の (2) ドルトンの分圧の法則から, P=PN2+PH2 (3) 分圧=全圧×モル分率から, 成分気体の分圧 混合気体の全圧 (1) ボイルの法則から, 窒素の分圧 PN2 は, PiVi_ 2.0×105 Pa×3.0L PN2= 2 = -= 1.2×105Pa 5.0L ROMA.er (2)同様に,水素の分圧 PH2 は, PiV1 1.0×105 Pa×2.0L PH2=V2 = したがって, 全圧は, 5.0L =4.0×10 Pa P=PN+PH=1.2×10Pa +4.0×10 Pa=1.6×105 Pa モル分率 =- (4) 平均分子量 M は各成分気 体の分子量×モル分率の和で求 められる。 N2 の分子量は28, (3) N2... 1.2×105 Pa 1.6×105 Pa 4.0×10 Pa =0.75 H2.... =0.25 1.6×105Pa H2 の分子量は2.0である。び (4) M=28×0.75+2.0×0.25=21.5=22

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