【3月6日実施】システムメンテナンス実施のお知らせ

窒素の還元反応(アンモニアの合成反応)は可逆反応であり、ルシャトリエの法則に従った場合、次の事実を説明せよ。
N2+3H2=2NH3+94、3kj

(1)圧力を高くすると収率が高くなる

自分 (反応物の合計が4モル、生成物の合計が2モルであるので、ルシャトリエの法則から右向きの反応が進む。

(2)温度を高くすると収率が低くなる

自分(発熱反応だから温度を上げると左向きの反応が進む。

(3)温度を高くするとアンモニアの生成速度が大きくなる

これがよくわかりません。収率が低くなれば生成速度も低くならないのですか?

(3)について教えて欲しいです

A 回答 (2件)

「温度を高くするとアンモニアの生成速度が大きくなる」のは正しい。


ただし、反対にアンモニアの分解速度も大きくなる。どちらの変化が大きいかと言えば、アンモニアの分解速度の方が大きいので、アンモニアの生成速度<アンモニアの分解速度となり、したがって、差し引きアンモニアの収率が悪くなる。

ある種ひっかけ問題的な問題かな。
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(3) 温度を高くするとアンモニアの生成速度が大きくなる理由について説明します。



アンモニアの合成反応は可逆反応ですが、反応速度は温度に依存します。一般的に、反応速度は温度が上がると増加します。温度が高いほど分子や原子の運動エネルギーが大きくなり、反応物の分子同士が衝突しやすくなります。そのため、高温では反応物の衝突が頻繁に起こり、反応速度が増加します。

反応速度が増加するということは、単位時間あたりに生成物が増えるということです。したがって、温度が高くなるとアンモニアの生成速度が大きくなる傾向があります。

ただし、ルシャトリエの法則によれば、温度を上げると均衡反応では左向きの逆反応も促進されます。つまり、生成物の収率は温度が高くなると低くなる可能性があります。反応速度と収率は異なる概念であり、温度の影響を受ける要素も異なります。

したがって、温度を高くするとアンモニアの生成速度は増加しますが、均衡反応では収率が低くなる可能性があることに留意する必要があります。
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