FC2ブログ
ひたすら受験問題を解説していくブログ
東京大学2018年前期化学第3問
todai_2018_chem_q3_1.png
todai_2018_chem_q3_2.png
todai_2018_chem_q3_3.png
todai_2018_chem_q3_4.png

解説

いずれも基本問題ですが,エオあたりから少し差がつくのでしょうか。計算はしたくないのですが仕様がないですね。

I
ア 5.0×10-2mol/L
要するに2Lに0.09×2molのHClと、0.20×10Lの分のアンモニアが溶けています。これは、
todai_2018_chem_a3_1.png

となり,0.10mol塩酸過剰です。2.0Lなので,5.0×10-2mol/L
注)生徒に教えてもらったんですが1/8.3≒0.12048なので,1/8.31≒0.12034なのでそっちの方が計算楽なんですね

イ 5.6×10-10
KaKb=Kwは覚えておきたいところ(加水分解のKhもKaかKbのどちらかと捉えておくと話が早い)。
よって,Ka=Kw/Kb=10-14/(1.8×10-5)≒5.56×10-10

ウ 7.1×10-10
40分はアの4倍なので,0.0800×4=0.320molとなり塩酸0.18molより大きく、塩化アンモニウム0.18molとアンモニア0.14molになります。つまり緩衝液なので,さっき求めたKaかKbに入れます。この際には体積は打ち消されるのでそのままでいいです。よって,
todai_2018_chem_a3_2.png

エ 4
pHは初め≒1,10分≒1ちょっと,40分≒9ちょっとです。また,塩酸が完全中和されるところはアの値から20分ちょっとです。
以上を踏まえると,3か4に絞れています。

加える水酸化ナトリウムは塩化アンモニウムと反応するので,中和点までは初めにあった塩酸の量と同じなので,0.18÷(1.0×10m)=18分です。
よって,4です。

(というか塩酸とアンモニアの中和点は酸性よりで,その後は緩衝液に強塩基入れた反応=中和点はアンモニアのpHなのでそれだけでもわかります)

オ 1.2
80分時点では水酸化ナトリウムが過剰なので,塩化アンモニウムを加えるとそれが水酸化ナトリウムと反応します。求めたい状態のpHは9と結構中性よりなので,塩化アンモニウム過剰で緩衝液になっていると考えられます(アンモニア自体がもうちょい塩基性なので)。
よって,加えた後のアンモニアは溶かしたアンモニアと,余っていた水酸化ナトリウム=水酸化ナトリウム-塩酸,との和です(余っていたアンモニアと水酸化ナトリウムの和といってもいいです。下図参照)。
todai_2018_chem_a3_3.png

0.320+1.0×10m×40-0.18=0.44
よって,pHが9になることから,加えた塩化アンモニウムをxとすると
todai_2018_chem_a3_4.png

II

todai_2018_chem_a3_5.png

気体の時はほとんど理想気体と同じと見なしていいでしょう(そこに焦点を当てている問題ではないので。同じ物質でも圧力によって理想気体より体積が大きくなるか小さくなるかが変わることは圧縮率因子Zを縦軸,横軸にPをとったグラフなどで見慣れているでしょう)。一般に気体から液体はかなり体積が減り,液体から固体は少し体積が減る感じです。同じ相内では少し左下がりな感じです。

キ CH4+H2O→CO+3H2
ただの係数合わせ。


高圧にすると,ルシャトリエの原理より気体分子数が減る方向に平衡が移動するため,平行が右に偏る。また,高圧の方が,分子の衝突が起こりやすく反応速度も速くなるから。

平衡反応なのでルシャトリエです。工業的な製法なので,速度にも触れておきたいです。

ケ 一酸化炭素:0.32mol メタノール:1.24mol
反応した水素は2.72-0.24=2.48なので,生成したメタノールは半分の1.24mol。また,反応したCOも同じ量なので,1.56-1.24=0.32mol

コ 92kJ/molの発熱反応
全部燃やせそうなのですべて燃やしてしまいます。その際にCOはCO2を経由し,CH3OH(気)はCH3OH(液)を経由することに注意します。求めたい熱量をQとすると,
-110+394+286×2=38+726+Q
よって,Q=92


東京大学2018年前期化学に戻る
スポンサーサイト

テーマ:大学受験 - ジャンル:学校・教育

コメント
コメント
コメントの投稿
URL:
本文:
パスワード:
非公開コメント: 管理者にだけ表示を許可する
 
トラックバック
トラックバック URL
http://jukenkaisetsu.blog.fc2.com/tb.php/728-82676cc1
この記事にトラックバックする(FC2ブログユーザー)
トラックバック