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化学 高校生

化学、平衡の量的関係の問題です。(4)の問題が分かりません。答えを見て一応理解はできるのですが、ノートに自分で molの量の変化を書いてみたのですが、1.5molから7.0molになっているから5.5mol増加して、酢酸とエタノールも5.5mol増加というようにならないのは... 続きを読む

3 [平衡状態] 窒素と水素を密閉容器に入れ、 適当な触媒を加えた後、一定温度に つ, N2 +3H22NH3の平衡状態に達した。 次の (1)~(4)の記述のうち,正し ものには○、誤っているものには×を記せ。 窒素と水素とアンモニアの濃度の比は1:3:2 である。 窒素分子と水素分子の数の和は,アンモニア分子の数と等しい。 窒素と水素が反応する速さとアンモニアが分解する速さが等しい。 D窒素と水素が反応しなくなり, 反応が停止している。 5 [平衡の量的関係] 酢酸とエタノールの混合物に少量の濃硫酸を加えてある 一定の温度で反応させると,次式で示される反応が起こる。 CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5+H2O 酢酸1.0molとエタノール1.8molを混合して70℃で反応させたところ, 平衡状態に なり、酢酸エチルが0.90mol 生じていた。 この反応の平衡定数を表す式を書け。 2 この反応の70℃における平衡定数を求めよ。 (3) 酢酸2.0molとエタノール2.0molを混合して70℃に保ち、 平衡状態になったとき 酢酸エチルは何mol生じているか。 (4) (3)の平衡状態にある混合物に酢酸エチルと水を加えて70℃に保ち, 再び平衡状 態になったとき, 酢酸エチルは7.0mol, 水は 7.0mol となった。 このとき, エタノ コールは何mol 生じているか。 (5) 温度を一定に保ったまま, (4)の平衡状態にある混合物に酢酸を加えたとき, この 平衡はどのようになるか。 次の(ア)~ (ウ)から選び, 記号で答えよ。 (ア) エタノールの濃度が増加する方向に移動する。 (イ) エタノールの濃度が減少する方向に移動する。 (ウ) 移動しない。 8/19 8/25 918010/10/12 10/16 4.5.8 °C X4 06 [平衡の移動] 次の各反応が平衡状態にあるとき,( (4) 新たな平衡状態における酢酸とエタノールの物質量 をそれぞれx [mol] 溶液の体積をV"[L] とすると, 7.07.0 K= -=9.0 x>0より, point S 長× x ≒ 2.3mol (5) ルシャトリエの原理から、酢酸の濃度が減少する方 向に平衡が移動する。 したがって, 正反応が進み, エ タノールの濃度は減少する。 266 平衡の移動 (1) 右向き (2) 左向き (5) 左向き (6) 移動しない 7.03.0 x 一 最初の酢酸とエタノール 物質量は等しい。 また 式より、変化量も等しい。 (3) 移動しない (4) 移動しない (7) 右向き (8) 左向き (1) 温度を上げると, 温度の上昇をやわらげるために, 吸熱反応の向き (右向き) に平衡が移動する。 (2) 圧力を大きくすると、 圧力の増加をやわらげるため に, 圧力が減少する向き, すなわち気体分子の数が減 少する向き (左向き)に平衡が移動する。 C (黒鉛)は 体なので、圧力変化による平衡の移動には関与しない (3) 温度一定で体積を大きくすると,ボイルの 圧力が減少する。この影響をやわらげるために、 圧 が増加する向き すなわち気体分子の数が増 たがって、酢酸とエタノー の平衡時の物質量は等し ルシャトリエの原理に基づいて,平衡移動の向きを考える。 平衡状態 (②2WH) → N2+3H2)の反応速度が等しく, 見かけ上 応が停止している。 また、化学反応式における各物質の係数は、反応が起 こって新たな物質が生成する際の各物質の物質量の変化 量の比を表しており, 平衡状態における各物質の物質量 の比を表しているのではない。 PV=nRT P=ORT V は分1 関 265 平衡の量的関係 (2) 9.0 (3) 1.5mol (4) 2.3mol (5)(イ) 平衡時における各物質の物質量を整理し、溶液の体積をV[L] として平衡定数の 式に代入する。 [CH3COOCH] [HO] (1) KTCH COOH] [C₂H₂OH 反応式の係数をもとに各物質の物質量の変化を整理 すると,次のようになる。 + C2H5OH 反応前 1.8 変化量 平衡時 -0.90 0.90 溶液の体積をV[L] とすると, 平衡定数Kは, 0.90 CH.COOH 1.0 -0.90 0.10 K=- mol/L x 0.90 〒mol/L a mol/L x 0.00 mol/L 0.10 平衡状態でCH COOC2Hs がx [mol] 生じたとする と、それぞれの物質量の関係は次のようになる。 CH3COOH 2.0 反応前 変化量 =9.0 C2H5OH 2.0 -x 205x 2.0 溶液の体積をV'[L] とすると, 2 K = [CH COOCH5] [H20] [CH3COOH] [C2H5OH] 020-x>0 より 20=3.0 x=1.5mol X CHCOOC2H5 0 +0.90 20.90 水 CHCOOCH 0 2,0-x 148 =90 + + H₂0 1.5 ta (=552) 7.0 これは反応によって [mol] [mol] 0.90 [mol] できたから無視しない 20 +0.90 CH3Cool + C2H5OH CH3COOC2H5+H2O 05 H₂O 0 +x L² 温度が一定であれば、 平衡 定数Kは一定の値をとる。 したがって (2)で求めたKの 値を利用して計算する。 1.5 (mol) (mol) [mol] 第8章 化学平衡 | 177 Dath 化学・第3編 +α(=5.5?) 7.0

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化学 高校生

赤線で囲った問3の(1)なのですが、C6H2Oをなぜ含んでいけないのでしょうか、教えて欲しいです

子式は、CH,Oと CoH,O の2種類しか存在しない。 また。 1.0078, 酸素'®O の相対質量は15.9949 であることから, 炭素?C.水素 'H, 酸素 160 で構成される CH-O2 の精密な質量は58.0054. C,H,O の精密な質量は58.0417 となる。したがって,高分解能質量分析法によって精密な質量が測定できれば, 元素 分析を利用しなくても,分子式が決定できることになる。 (1) 炭素 C.水素H, 酸素Oの3種類の原子のみで構成される炭素数5以下の化合 物Eがある。化合物Eの整数で表される分子量が90 のとき、 下線部①のように、 その分子式の数学的な組み合わせは,何種類あるか答えよ。 (2)(1)のうち、下線部②のように,実際に存在すると考えられる化合物 Eの分子式 をすべて示せ。 (3) 下線部3のように,炭素'"C,水素 'H, 酸素 16O で構成される化合物 Eについて, 高分解能質量分析法によって小数点以下第4位までの質量を測定したところ。 90.0315 であった。(2)で解答した分子式のうち、化合物 Eの分子式として適切な分 子式を示せ。 (4) 化合物Eは、環状構造を含まない構造をしており,不斉炭素原子を有していた。 化合物Eを還元すると、不斉炭素原子をもたない多価アルコールである化合物F が得られた。化合物 Eおよび化合物Fの構造式を示せ。 (5) 化合物Fに濃爾酸と濃硫酸の混酸を作用させると起こる反応の化学反応式を示 2 芳香族化合物 解答O別冊84真 炭素2C の質量を12.0000 とし、これを基準とした水素 'H の相対質量は 6機器分析による構造決定 次の問間1~3に答えよ。 構造式は記入例にならっ 記入例: H.C 6-o-0 て示せ。 原子量:H=1.00, C=12.0, O=16.0 次の文章を読み,(1), (2)に答えよ。 油田の油井から汲み上げられた石油をア という。一方、液体の混合物を沸点のわずかな差を利用して,蒸留によって成分ごと に分離する操作をイ]という。製油所の精留塔内部には数十段のトレーがあり、 下部で加熱されたア]は蒸気となり,沸点の ウ物質ほど、上のトレーに凝縮 してたまる。口イ]によりア]から軽油、灯油,粗製ガソリンとよばれる I| などの成分に分けられる。エ]は,熱分解によってベンゼンやオ]などになり、 化学工業の原料に使われる。また,石油の中に含まれる硫黄化合物は、大気汚染や酸 性雨の原因になるので、触媒などを使って取り除かれる。このような操作を カ という。 (1) |アコ~ エおよび口カに当てはまる語句を記せ。 (2) ベンゼンと オ]を触媒を用いて反応させると,エチルベンゼンが合成される。 | オの構造式を示せ。 問2 次の文章を読み、化合物 A~Cの構造式を示せ。 ベンゼン環を有する分子式 C,HgO で表される化合物A~Cがある。化合物 Aは金 属ナトリウムと反応しないが,化合物 B, C は金属ナトリウムと反応し、水素を発生 問1 H,C-CH H CH3 せ。 (千葉大) 7配向性と芳香族化合物の合成 する。 有機化合物の構造を知る方法として、核磁気共鳴分光装置を利用し た構造決定法がある。 核磁気共鳴分光装置により,有機化合物を測定 すると,有機化合物の物理的性質や化学的性質の異なる水素原子がそ れぞれ何種類存在するかを観測することができる。例えば,右に示す クロロペンゼンの測定を行うと,H, Hおよび H。という3種類の水素原子が存在し、 その存在比は2:2:1の比率であることがわかる。 核磁気共鳴分光装置により化合物Bの測定を行い,化合物Bの水素原子を分析し たところ,異なる性質をもつ水素原子が4種類観測され,その水素原子の存在比は 3:2:2:1であった。同様の測定を化合物Cについて行ったところ,5種類の水素 原子が観測され、その存在比は2:2:2:1:1であった。 問3 次の文章を読み, (1)~(5)に答えよ。 有機化合物の分子式は,一般に, 分子量と元素分析による組成式から決定するが、 最近では,高分解能質量分析法を用いることによっても分子式を決定できる場合があ る。例えば、炭素C. 水素H, 酸素Oの3種類の原子のみで構成される化合物の分 子量が8のとき、 CHsO, CH-O2 CaH,O の5種類が考えられるが 次の文章を読み、問1~5に答えよ。 ベンゼン環上の換基の種類により芳香族化合物の置換反応の位置が異なることが知 られている。ヒドロキシ基(-OH)やアルキル基をもつ芳香族化合物は、 オルト位とパ ラ位で置換反応が起こりやすく、カルボキシ基(-COOH)やニトロ基 (-NO2)を有する 化合物では、メタ位での反応が優先する。このような性質を,配向性という。 トルエンをニトロ化し、ニトロ基が1つ導入された化合物 A とBが生成した(次図)。 AとBを分離した後、臭素を作用させると、AからはCが主に生成し、BからはDと Eが得られた。化合物 C. D,Eは男 アミンドへ変換し、亜爾酸ナトリウムと塩酸を加えて、化合物Gを得た。Gと化合物 1との反応で、化合物2が生成した。 サリチル酸は、|ア]に水酸化ナトリウムを作用させた後、高温·高圧条件下にお けるイ]との反応で合成されている。一方、 から三段階の反応で合成できる。 H。 H。 H, やH。 CI れぞれ1つ有している。Cを芳香族 サリチル酸の異性体3は、トルエン その分子式の数学的な組み合わせは,CH30O, CH,402 実際に存在する化合物の分 52 第4章 有機化合物 53

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