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ある温度で容積2.0Lの容器に水素H2と窒素N2を入れて反応させたところ、20秒後にアンモニアNH3が0.040mol生成していた。この20秒後の平均反応速度をH2、N2、NH3の濃度変化を使って示せ。

3H2+N2→2NH3
a b 0mol

20s後
a-0.06 b- 0.02 0.04mol

アンモニアより
0.001mol/L・sと分かります。
このあとどうしていいか分かりません。

abはどうやって求めたらいいですか。

  • 質問者:まな
  • 質問日時:2009-10-21 22:26:33
  • 0

化学反応式は 3H2+N2→2NH3 だから、反応速度は反応速度係数をkとすると、
v=k[H2]^3[N2] ・・・(1) 
(^3は3乗を表現します)と表すことが出来ます。

ご質問にあるとおり反応速度vは0.001mol/L・s 
また、アンモニアが0.04/2=0.02mol/l 生成しているので、消費されたH2とN2の濃度はそれぞれ3*0.02/2=0.03mol/lと0.02/2=0.01mol/l となります。
今、全てのH2とN2が反応してNH3が生成されたと考えると、[H2]と[N2]の初期値が0.03mol/lと0.01mol/l となるので、これらを(1)に代入して計算すると、
0.001=k×(0.03)^3×0.01 k≒3.70×10^3
したがって、v=3.70×10^3×[H2]^3[N2]・・・(答)

「全てのH2とN2が反応してNH3が生成されたと考える」のはかなり乱暴ですが(そうでないとすると条件が足りない)、反応定数kは濃度に無関係な比例計数のため上記のように考えて見ました。
実務的には実験系を離れて2桁の年数が立っているということと、この分野は専門ではないため、専門の方から見ると常識はずれの数値となっているかも知れませんが、あしからず。

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参考になりました。回答ありがとうございました。
お礼コメント

ありがとうございました。

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