2021年神戸大化学第1問

第1問は化学平衡に関する問題です。一応用語の確認ですが、「平衡=釣り合って安定していること(バランス)」。化学では、正反応と逆反応が同じ速度で起きて見かけ上反応をしていない状態のことを言います。




以下解説です。




問1 
(実験1)より、v₁=1/2 vHI=1/2×1.60×10⁻⁴=0.80×10⁴(mol/L・s)。
よって、 k₁×2.00×2.00=0.80×10⁴ → k₁=2.0×10³(L/mol・s)

また、(実験3)より、平衡定数25,平衡時にv₁=v₂なので



問2 
問題文よりv I₂=v₂の関係があるから
7.20×10²=80×[HI]² → [HI]²=9 → [HI]=3
∴x=3.0(mol/L)


問3 
はじめ存在するI₂とH₂の物質量は、状態方程式を用いて
I₂:762/254=3.0 mol
H₂:1.01×10⁵×50/8.3×10³×3.03×10² ≒ 2.0 mol


問4 
H₂2molのうちx molが反応したとすると、
平衡時の物質量はH₂:2-x(mol)、I₂:3-x(mol)、HI:2x(mol)で、合計は5 molである。

まず、全圧Pについては、状態方程式
P×50=5×8.3×10³×10³より、P=8.3×10⁵(Pa)



問5 (ア)平衡定数 (イ)I₂およびH₂ (ウ)HI (エ)発熱



【講評】
演習を積んでいれば、平衡定数Kが分解速度k₁,k₂を用いて表されることは予想がつくでしょう。問4は平衡計算としては捻りのない計算問題。総じて標準的で完答可能。


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