Question

グーチー

問3〜6教えていただきたいです

B
式 (1) の反応速度vは,単位時間当たりのH2O2濃度の減少量で定義できる。
4 [H2O2]
･････(4)
01
At
ただし, 式 (1) の反応における濃度変化量 [H2O2] を実験で測定するのは容易ではない。 そこで, 式 (2)
の反応速度v2v に比べてきわめて大きいことに着目し,以下のような手順で実験を行うことが多い。
-5-

まず,ヨウ化カリウムとチオ硫酸ナトリウムおよびデンプンを含む酸性水溶液 (溶液 A) と過酸化水
素水溶液(溶液B) を準備する。 溶液Aと溶液 B を混合すると、混合溶液中では,まず式 (1) の反応に
よってI2が生じるが、この12は式 (2) の反応によって速やかに消費されるので、しばらくの間はデンプ
ン指示薬による呈色は見られない。 しかし、混合溶液中のS2O2が全て反応してしまうと,もはやI2
が消費されなくなるので、この時点で液は呈色することになる。
したがって、混合液中のS2O3 2-の初濃度 (混合直後の濃度)をCmol/L呈色までの時間を秒と
すると, v1 は, (V)
=
01=ウ
(mol/(LF))
･･(5)
と表される。なお、化学反応による混合液の体積変化は無視できるものとする。
問3 空欄 ウに適切な文字式を入れよ。
(8)----
上記の原理にもとづいて, 01 とH2O2の初濃度 (混合直後の濃度), および v と温度との関係につい
て調べる実験を行った。
Q1-lom)\L 8.8-0-2
om
(1)
【操作】 酢酸と酢酸ナトリウムを含む緩衝液にヨウ化カリウムとチオ硫酸ナトリウムを溶かし, さ
らにデンプン水溶液と水を加えて溶液 A を調製する。 溶液AのIとS2O32-のモル濃度はそ
Momれぞれ 0.20mol/L と 0.020mol/L とする。 HOOD HO
O
Now 000.0
【操作2】過酸化水素水溶液を水で希釈して溶液 B1~B3 を調製する。これらの溶液のH2O2 のモル濃
度は,溶液 B1 では 0.20mol/L, 溶液 B2 では 0.10mol/L,溶液 B3 では 0.050mol/L とする。
08.0-gol.000HD
【操作3】3つのビーカーに溶液 B1~B3を100mLずつはかりとり,それぞれに溶液 Aを100mLず
加え、溶液の混合から呈色までに要する時間を測定する。 このとき液温が 7℃で一定に保た
れるようにする (実験1~3)。 次に, 温度を17℃に変更して, 溶液 B1 と溶液 A を 100 mL
ずつ混合し、溶液の混合から呈色までに要する時間を測定する (実験4)。
【結果】
温度 [℃]
H2O2の初濃度(注) 呈色までに要した時間
[mol/L]
[秒]
実験 1
0.10
16
実験 2
7
0.050
33
実験 3
0.025
69
実験 4
17
0.10
9
(注)H2O2の初濃度 (混合直後の濃度) は, A液とB液を同体積混合するので, 操作2で調製し
た濃度の半分になる。
-6

問4 反応速度v1 は,反応物のモル濃度および反応速度定数k を用いて以下のような一般式で表すこ
とができる。
024
01 k [H2O2] [H+]β [I-]>
......(6)
本間の実験では,反応開始から呈色までの区間において [I] は初濃度 (混合直後の濃度)に等し
く,また,下線部②に示したように、緩衝液を用いているので [H+] もほぼ一定とみなせる。した
って、定数部分をまとめてだとすると上式は次のようになる。
=
01 =k'[H2O2]
......(7)
実験1~3の結果をもとにして, αの値を求め、整数値で答えよ。 解答には答だけでなく,導出過
程も示すこと。
問5 温度 T および T2 における反応速度定数をそれぞれk およびk2 とすると,これらの間には次の
ような関係式が成り立つことが知られている。
k₁₂
E 1
1
loge
==
RT2 T
(8)
ここで E は活性化エネルギーであり,R=8.3J/(mol・K) である。 この式を用いて, 実験1と実験
4の結果から,式 (1) の反応の活性化エネルギー (単位はkJ/mol) を求め, 有効数字2桁で答えよ。 解
答には答だけでなく, 導出過程も示すこと。 ただし, loge2=0.69, log3 = 1.1 とする。
問6 下線部②について, 溶液 A の CHCOOH と CH3COO のモル濃度をそれぞれ 0.50mol/L と
0.050 mol/L として, 実験1の反応開始時および呈色時におけるpH値をそれぞれ小数第1位まで
の値で答えよ。ただし,溶液の [H+] に影響を与える反応は式 (1) の反応と CH3COOH および
CH3COO- の電離平衡のみとし, S202-などの影響は無視できるものとする。 また, 10g102=0.30,
log103=0.48, log107=0.85 とし,酢酸の電離定数 Ka = 2.0×10 -5 mol/Lとする。