物理化学 反応次数と速度定数を求める問題

質問

１Lに22.9ｇのシアン酸アンモニウムを含む水溶液を65℃に保ったところ、下表の速度で尿素を生じた。反応次数と速度定数を求めよ。
時間 min 0 0 　50 　　65 　150
尿素濃度　ｇ/L 0 7.0　12.1　13.5　17.7

この問題の答えがなくてあっているのかわからないので、解説と答えをよろしくお願いします。
ちなみに、自力でやって反応次数は１、速度定数はK＝－4.39×10＾－3がでました。
あと、このタイプの問題で使う公式って反応前の濃度しかつかえないのでしょうか。
どうやってやったらよいかわからず反応後の濃度を使って計算してしまいましたが、これでようのでしょうか。グラフは右上がりの直線になってしまいました。

回答No.3

phosphole · ベストアンサー

すいません、私の解答がまずかったです。
生成物で解く場合は、単純な一次式にはなりません。
たぶん、質問者さんが書かれた尿素の量で一次式近似した場合は、きれいな直線にはなっていないと思います。

シアン酸アンモニウムの初期量ー尿素の量で、測定時のシアン酸アンモニウムの残存量を出して、一次減衰の直線式
ln[シアン酸アンモニウム] = -kt + ln[シアン酸アンモニウムの初期量]
で近似すれば、補足に書かれていた値が良い直線性（Rが0.999くらい）で得られるはずです。

お礼

丁寧に解説をありがとうございました。
助かりました。

回答No.2

phosphole

ちょっと訂正というか。。。
この反応は異性化反応ですから、基質と生成物の分子量は同じなので、与えられている尿素の量の測定値から、基質のシアン酸アンモニウムの量は簡単な引き算で出せます。
したがって、与えられた条件を、馴染みのある基質の減少速度の測定結果に簡単に直せますから、その置き換えを行った上で取り組んでみてはどうですか？

さて、計算結果についてですが。
一次反応と考えられるのは良いと思います。一次式で良好な直線関係が得られます。
ただ・・・数値があってますかね？

確認したいのですが、尿素の量の測定結果のテーブルは合ってますか？
時間０のところの尿素の値が、0なのか7.0なのかはっきりしません。

補足

置き換えをしたときの計算結果と置き換えをせずにした計算結果が違うのですがこれは一致しないとまちがいですよね。なにがまちがっているのかよくわかりません。計算過程を教えていただけませんか。
ちなみに、置き換えをせずに解いたら速度定数が0.07で、置き換えをしたときは速度定数が7.44×10＾－3でした。

尿素の量の測定テーブルは問題には質問文の通り書かれてました。
おそらく誤植ですよね。
なので時間０は7.0として解きました。

回答No.1

phosphole

とりあえず後半についてのコメントですが、反応物をA、生成物をBとした１：１で変化する反応（A -> B）の場合、Aの減少速度を使ってもBの生成速度を使っても、速度のプラスマイナスがひっくりかえるだけで本質は同じです。
Aの減少速度＝Bの生成速度（ここでは絶対値のみ問題にしている）です。

＞右上がりの直線
生成物の濃度をプロットしているから当然です。何がおかしいのですか？