炭素と二酸化炭素の反応に関わる問題

炭素(固体)と二酸化炭素(気体)を反応させて一酸化炭素(気体)を生成する
反応ガスとしてN2で希釈した CO2を固体の炭素に流通した。CO2 混合ガスを流
通するとCがCOに転化し重量が減少するので固体重量の変化は
炭素初期重量が24㎎、混合ガス中CO2モル分率が10％の条件Aでは－0.000005mol/sの速度で
炭素が減少し、炭素初期重量が24㎎、混合ガス中CO2モル分率が２0％の条件Bでは－0.00001mol/s
の速度で減少した。
このとき条件A,Bにおけるの二酸化炭素の供給速度をもとめよ
ただし混合ガス全供給速度(物質量での流量)5.0×10＾－5 mol/s とする

混合ガス中CO2モル分率が二酸化炭素の供給速度にどう関係するかわかりません
解説おねがいします

No.1 ベストアンサー 回答者： psa29 回答日時： 2020/10/19 19:09

反応させるためのガスは、窒素とCO2との混合ガスですよね。

混合ガス（窒素＋CO2）全供給速度(物質量での流量)
5.0×10＾－5 mol/s と明示されています。

条件Aでは、混合ガス中CO2モル分率が10％なのですから、
CO2の供給速度(物質量での流量)は、全体の10%、
つまり5.0×10＾－6 mol/s で、残りは窒素なのですから、
窒素の供給速度(物質量での流量)が4.5×10＾－5 mol/s で
あることがわかります。

条件Bでは、混合ガス中CO2モル分率が20％なのですから、
CO2の供給速度(物質量での流量)は、全体の20%、
つまり1.0×10＾－5mol/s で、残りは窒素なのですから、
窒素の供給速度(物質量での流量)が4.0×10＾－5 mol/s であることが
わかります。

B条件では、A条件に比べて1秒間に2倍量のCO2が供給されている
のですから2倍量のCOが生成し、2倍の速度で炭素が減少しています。

この回答へのお礼

ありがとうございます
分かりました
これらの条件からで炭素が二酸化炭素と反応する速度を求めることはできますか？私は炭素の減少する速度が分かっているから直感的にできると思いますが
なぜそうなるかわかりません

お礼日時：2020/10/19 19:15

No.2 回答者： psa29 回答日時： 2020/10/19 19:42

＞これらの条件からで炭素が二酸化炭素と反応する速度を求めることは

　できますか？

反応速度をどのように定義して求めるかを決めなければなりません。

一般的には１秒間に目的物質が何mol生成するのか？
または、１秒間に目的物質が何mol消失するのか？ということで定義します。

今回の化学反応式はC+CO2→２COですよね。
1秒間にCがxmol減少したとすれば、CO2の減少速度も同じなります。
つまり、CO2の減少速度（反応速度）はxmol/sec
一方、COの生成速度はその2倍となりますよね。

炭素の減少速度はxmol/sec 、CO2の減少速度はxmol/sec 、
COの生成速度は2mol/sec ということになります。

このことを理解した上で、今回の条件を当てはめてみましょう。

条件Aでは－0.000005mol/sの速度で炭素が減少している訳です。
もし、質問者さんが今回の反応速度をCO2の消失速度ということで
提起したとすれば、まさにこの値が反応速度となります。
（CO2の消失速度なのか、COの生成速度なのかを明示しないと2倍の
　違いが生じてしまうので、注意しましょう。）

条件Bでは、－0.00001mol/sの速度で炭素が減少している訳です。
ですから、反応速度は条件Aの　２倍となります。

この回答へのお礼

ありがとうございました
理解できました

お礼日時：2020/10/19 21:41