アンモニアから硝酸ができる反応式

質問

アンモニアから硝酸ができる反応式

４ＮＨ３＋５Ｏ２⇒４ＮＯ+6H2O ２ＮＯ＋Ｏ２⇒２ＮＯ２ ３ＮＯ２＋Ｈ２Ｏ⇒２ＨＮＯ3＋ＮＯ を一つの化学反応式にまとめて表わしなさい という問題の解答をどなたかお願いいたします。

回答No.1

gohtraw · ベストアンサー

ＮＯとＮＯ２が左右で同じ係数になるように三つの式を加えていけばいいのです。二式目と三式目のＮＯ２の係数を比較するとそれぞれ２と３なので、二式目を３倍、三式目を２倍します。すると二式目のＮＯが６個、三式目が２個となって右辺に４個ＮＯが不足するので一式目を加えます。並べて書くと
４ＮＨ３＋５Ｏ２⇒４ＮＯ+６Ｈ２Ｏ　・・・一式目
６ＮＯ＋３Ｏ２⇒６ＮＯ２　　　　　　・・・二式目の３倍
６ＮＯ２＋２Ｈ２Ｏ⇒４ＨＮＯ3＋２ＮＯ　・・・三式目の２倍
となり、全て加えると
４ＮＨ３＋８Ｏ２→４ＨＮＯ3＋４Ｈ２Ｏ
となります。

お礼

とても分かりやすかったです。
ありがとうございました。

回答No.3

htms42

＃２です。
１つ補足します。

「１つの化学反応式にまとめて表しなさい」というだけの問題であれば答えはきまりません。
「材料となっているＮＨ３を「すべて」ＨＮＯ３に変えることができたとした時の反応式をこれら３つの式を使って求めなさい」だと答えが決まります。
理由は＃２に書きました。

１２ＮＨ３＋２１Ｏ２⇒８ＨＮＯ３＋４ＮＯ＋１４Ｈ２Ｏ

この式は３つ目の反応で生じたＮＯを回収しないで放出したとした時の式です。

お礼

お忙しい中　本当に詳しくありがとうございました。

回答No.2

htms42

どこが分からなかったかを書いて下さい。

３つの反応式があります。
共通な物質がたくさん出てきます。
「１つの化学反応式にまとめて表しなさい」というだけでは決まりません。
３つを式を組み合わせれば色んな式が出てきます。
１番目の式と３番目の式を使えば、どの式にも左辺にＮＨ３,右辺にＨＮＯ３が出てきます。
数学的にはどの式でも答えです。

ここでいう「１つの化学反応式にまとめる」というのは
「最初の反応でできたＮを含む化合物を２つ目の反応の出発物質として使う、
２つ目の反応でできたＮを含む化合物を３つ目の反応の反応物質として使う
ということが完全にできたとしたら
最初のＮＨ３と最後のＨＮＯ３の関係はどのようになっているだろうか」
という事を知るためのものです。
これは「材料となっているＮＨ３をすべてＨＮＯ３に変えることができたとするとＮＨ３とＨＮＯ３の関係はどのようになっているだろうか」と考えることと同じです。
ＮＨ３，ＨＮＯ３以外のＮを含む化合物を消去するという数学的な操作はこのような目的を踏まえて初めて出てくるものです。　

最終結果が求まればいいというだけであれば
ａＮＨ３＋ｂＯ２→ｃＨＮＯ３＋ｄＨ２Ｏ　　（１）
で係数ａ，ｂ，ｃ，ｄを求めるということと同じです。
３つの式の中にでてくるＮを含んでいない化合物はＯ２とＨ２Ｏだけしかありません。
（（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）＝（１，２，１，１）であることはすぐに出てきます。）

この３つの式は
・ＮＨ３からＨＮＯ３を一つの反応で作ることはできない、
・反応条件を変えて（別の反応装置で）段階的に反応させることで可能になる。
という事を示しているものです。
式（１）はそれ自体では意味を持ちません。
実現可能な反応であるという裏付けが３つの式です。

※こういうことからいうと「１つにまとめた反応式を求めよ」というだけの問題はほとんど意味を持たないものだということが分かります。何らかの意味で個別の反応式で表されている内容に関係する問が一緒になければいけないはずです。そうでなければ「式（１）の係数を求めよ」という問と変わらないからです。
化学が分かっていればいきなり式（１）を考えるでしょう。分かっていない生徒だけが３つの反応式を組み合わせてやろうとして沈没するという事になります。
マークの問題であれば＃１にある４、８、４、４を書くと全部アウトでしょう。
式を組み合わせてやるとこういうところで間違ってしまいます。苦労してやった結果が穴にはまるのです。

※装置としては３つ目の式で出てきているＮＯを回収して２つ目の反応の材料に回すというプロセスも必要になってきます。このＮＯを回収するか、しないかで収率は変わってきます。これを問う問題も時々見ます。