化学の問題

質問

次の問題を教えて下さい

　　４ＮＨ3+5Ｏ2→４ＮＯ+6Ｈ2Ｏ・・・(1)
　　２ＮＯ+Ｏ2→２ＮＯ2・・・・・・・・・・(2)
　　３ＮＯ2＋Ｈ2Ｏ→２ＨＮＯ3+ＮＯ・・(3)

硝酸はオストワルド法によって合成される。
　　濃度が50％の硝酸（比重1.3）194ml得るためには標準状態で何リットルのアンモニアが必要か。
　　有効数字3桁で記せ
　　Ｈ＝1　　Ｎ＝14　　Ｏ＝16とする

　(3)のＮＯが(2)の2ＮＯに加わると言う事は分かったのですがそれからどのように解いたらいいかまったく分かりません。
あさってがテストなのでできるだけ早く教えて下さい。

回答No.6

sohtaro · ベストアンサー

No.3の補足質問に関して。

>ＮＯとＮＯ2を消してできるだけ簡単な式にするって言う事なのですか

結局この反応は窒素原子の原料としてアンモニアを使っていて、
NOもNO2も両方反応中間体な訳です。
出題もアンモニアと硝酸のモル関係だけわかればいいのですから、
全部の反応式を使ってNOとNO2を消去すればいいのです。

お礼

こんな真夜中にどうもありがとうございます

補足

解き方の順番としては
(1)求めたい2つの物質のモル比を求めるために出来るだけ簡単な化学式を足しひきして求める
(2)モルの関係がわかったら比重や濃度をかんがえて解く

と言う事ですよね

あと絶対ＮOとNO2を消去しなければ解けないのですか？

回答No.7

rei00

間に合うかどうか解りませんが，考え方が解ってられないようですので，その点だけ追加回答いたします。

> どうして化学式をまとめるんですか？
> ＮＯやＮＯ2とＨ2ＯやＯ2の違いは何ですか？
> Ｈ2ＯとＯ2も反応中間体じゃないのですか？

　まず，この問題で必要なのは「硝酸」と「アンモニア」の量の関係ですね。化学反応で量的関係を考えるには，反応式を書かなければいけません。

　この時，問題としている「硝酸」と「アンモニア」以外が反応式に出て来ないのが最も望ましいです。とは言っても，「硝酸」以外の反応原料や「アンモニア」以外の生成物は抜くわけにはいきません。逆に，中間体は残ってはいけません。反応時に無くなる化合物ですから。

　ですので，中間体の NO や NO2 は消さなければいけませんが，反応原料（反応試薬と言うべきか）に当たる O2 や H2O が残るのは当然です。

> あとＮＯは再活用しなくても良いのですか？

　再活用してますよ。実際の工場では，(3) で出てくる NO も (2) の反応に使用します。

> なぜNOとNO2を消去するのですか？
> ＮＯ2が化学式の中にあったらなにかこまるのですか？

　中間体が残っていると，原料と生成物の量的関係が変わってしまいます。

> (1)求めたい2つの物質のモル比を求めるために
> 出来るだけ簡単な化学式を足しひきして求める

　やる事は同じなんですが，「原料，試薬と生成物だけの反応式を求めるため」です。

> あと絶対ＮOとNO2を消去しなければ解けないのですか？

　『絶対』ではないです。消去せずに解くことも可能ではあります。ただし，変数が５つも６つもある（もっとか？）連立方程式を立てて，それを解く事になります。かえって複雑で面倒ですね。

　なお，「オストワルド法」の説明があるページがありましたので，参考 URL に挙げておきます。

参考URL：

http://www.geocities.com/yoshihitoshigihara/hno3_a.htm

お礼

これでわかりました！
ありがとうございました

回答No.5

ONEONE

再活用していますよ。再活用というか連立すると
6NO + 3O2 +2H2O →　4HNO3　+ 2NO
というふうになるから　右辺のNOを左に持っていくとNO2のない化学反応式がかけますよね。

全体的な反応式がかけるとこの問題も簡単になりますね。

お礼

こんな真夜中にありがとうございます

補足

ＮＯ2が化学式の中にあったらなにかこまるのですか？

回答No.4

Rossana

自分で考えてから見て下さい。
HINT１：(1)、(2)、(3)の式全部を使ってNOとNO2を消去します。すると、
NH3＋２O2→HNO3＋H2O
の式が得られます。
HINT２：比重1.3ってことは密度1.3g／cm3
HINT３：cm3＝ml
HINT４：必要なNH3の標準状態での体積をVリットルとしてこれをmolに変換(22.4l／molを使う)
HINT５：HINT1,3を使って硝酸の溶液の質量を出してから濃度50%を使えば溶質の質量が出る。HNO3＝63を使ってmolに変換。
HINT６：NH3＋２O2→HNO3＋H2Oの式から
　　　　　　　NH3：HNO3＝１：１
　もうできましたよね。

お礼

丁寧にありがとうございます

補足

なぜNOとNO2を消去するのですか？

回答No.3

sohtaro

No.1さんとほぼ同時に答えてしまいました。
No.2の補足。
(2)式を３倍、(3)式を２倍して全部の式を足して見て下さい。
結局、この反応がアンモニアと酸素から硝酸と水を作ってるだけの
反応だとわかると思います。
（実際オストワルト法の別名は「アンモニア酸化法」だし）

その式さえ導かれれば普通のモル関係の計算でできますよ。

お礼

丁寧に2回もありがとうございます。

補足

ＮＯとＮＯ2を消してできるだけ簡単な式にするって言う事なのですか

回答No.2

sohtaro

全部解答を書くのもいけないと思うので、アドバイスだけ。
(2)の式を両辺３倍、(3)の式を両辺２倍してNO2を消去してみたら
自ずと見えてくると思うんだけどな。どうでしょう。

お礼

夜中にどうもありがとうございます

ＮＯやＮＯ2を消してもＨ2ＯやＯ2が残りますよね
ＮＯやＮＯ2とＨ2ＯやＯ2の違いは何ですか？
Ｈ2ＯとＯ2も反応中間体じゃないのですか？
(お礼の所に書いてしまってごめんなさい）

補足

ＮＯ2は消してもＯ2は消さないのはなぜですか

回答No.1

ONEONE

（２）と（３）を連立方程式みたいなかんじで
（２）×３　＋　（３）×２　ってすると
4NO + 3O2 +2H2O →　4HNO3
ってなって、NO:HNO3=1:1ってわかります。（自信なし）

目的の硝酸のモルを作るためにはなんモルのアンモニアが必要？
硝酸　194x1.3x0.5÷63　mol（自信なし）
とおんなじモル分だけアンモニアが必要。
これをリットルになおせばいいとおもいます。
194x1.3x0.5÷63x22.4　リットル？

モルで考えるとうまくいくと思います。

補足

早速ありがとうございます。

学校の先生も同じように化学式をまとめていました
どうして化学式をまとめるんですか？
あとＮＯは再活用しなくても良いのですか？

答えは正解です