Question

あいうみ

化学についてです。
この問題の解き方が全く分かりません。
ぜひ教えてほしいです。

〔選択問題〕
[Ⅱ] 次の文章を読み、 以下の問1~ 問4に答えよ。
五酸化二窒素が分解して二酸化窒素と酸素になる化学反応の反応式は次のように
表される。
2N2O5 →4NO2 +O2
この反応を45℃で進行させると、 五酸化二窒素の分解反応の濃度と反応速度は
表1のような結果になった。
表1 N2O5 の分解反応の濃度と反応速度
問1
時間
N2O5の濃度 N2O5 の平均の濃度
平均の反応速度
[s]
[10-3mol/L]
[10-3mol/L]
[10°mol/(L's)]
0
17.5
15.0
8.3
600
12.5
10.9
[
①
]
1200
9.3
8.2
[
②
1800
7.1
6.2
[
③
2400
5.3
4.6
[
④
3000
3.9
表1の空欄 [ ① ]~[ ④ ]の値を埋めよ。
また、反応時間 600から3000秒までの平均濃度に対する平均反応速度をグラ
フにプロットして、その関係を説明せよ。

問2 [①]と[ 4 ]のグラフのプロット値を用いて反応速度定数を求めよ。
計算式も示し、 有効数字2桁で答えよ。
問3 反応速度定数kと活性化エネルギーEaの関係は次式で表される。
k : 反応速度定数
k=Ae-EaIRT
Ea: 活性化エネルギー[J/mol]
R: 気体定数、R=8.3[J/(K・mol)]
T : 絶対温度[K]
4:定数
表2 N2Os の分解反応の濃度と反応速度
温度
1/T 反応速度定数
logok
[K]
[K-]
[sl]
308
3.25×10-3
1.4 × 104
[5 ][ ⑥ ]
-8.91
]
[⑦] [
表2にならって、 設定温度および間2で求めた反応速度定数を使って空欄
[⑤ ] [ ⑧ ]の値を埋めよ。 さらに、 表2の温度の逆数に対するlogkを
グラフにプロットし、活性化エネルギーEa を求めよ。 計算式も示し、ここでは
有効数字3桁で答えよ。
なお、 log2=6.9×10、 log3=1.1、 log10=2.3 として計算せよ。
問4 上記の反応において、300Kから310Kになると反応速度定数は何倍にな
るか。途中の計算式を示し、次の記号から該当するものを選べ。
(a) 1~2倍 (b) 2~3倍 (c) 3~4倍 (d) 4~5倍 (e) 5~6倍

高校化学 化学

Answer 1

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しがない薬学部生

答えがないので正直合っているか分かりません。
写真は参考程度でお願いします。
問題の背景は「アレニウスプロット」という活性化エネルギーを調べる手法だと思われます。気になったら調べてみてください。発展的ではありますが、高校レベルの数学と化学の知識である程度理解できるかと思います。

電卓をゴリゴリ使いましたが数弱なのでかなり時間がかかりました。もしかしたらもっと簡単に計算できるような工夫があるかもしれません。
人間の解く問題とは思えません。

しがない薬学部生

p.s.
途中で面倒くさくなって計算途中の有効数字等が適当になっている可能性があるため、答えが微妙にズレてるかもしれません。

あいうみ

ほんとうにありがとうございます😭
とっても分かりやすくて、参考になりました！

しがない薬学部生

ベストアンサーありがとうございます。
役に立てて良かったです。
高校生でこの問題に手を出すということは、かなり化学が得意な方なのでしょうか。
引き続き勉強頑張ってください。