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石油や石油ガスを触媒であるニッケルや酸化鉄を用いて加熱分解すると水素が得られる
CnH2n+2 + nH2O → nCO + (2n+1)H2
CO + H2O → CO2 + H2

上記の説明と反応式をみてると水を加えてるので、石油や石油ガスに水を加えてから加熱分解するということですか?

A 回答 (4件)

この式の上の方は水蒸気改質反応、下のほうは水性シフト反応と呼ばれる反応で、工業的には別々の反応器で行われます。


どちらも原料と水蒸気を所定の圧力と温度にして、触媒が充填された反応器に送り込んで反応させています。質問では「水を加えてから加熱分解する」と書かれています。もし「釜のなかに石油と水を入れ、触媒を放り込んで、加熱する」というようなイメージでしたら、(そういうイメージではないのなら、ごめんなさい。)違います。工業的には「水蒸気と石油類の混合物を連続的に加熱しながら触媒を充填した反応器に送り込み、連続的に取り出す」という連続操作で反応させています。
水蒸気改質反応は800から900度の高温が必要ですが、非常に吸熱的な反応なので、すぐに温度が低下してしまいます。そこで実際には細い反応器を何本も用意して、周りをガスバーバーで加熱しながら反応させています。これでCOとH2の混合ガスができます。
このままで都市ガスや化学原料として使用されますが(都市ガスは最近では天然ガスが主流になっています)、さらに水蒸気を加えてシフト反応器に送り込むことにより、COとH2Oが反応して、水素を増やすことができます。これは発熱反応ですので通常の反応器が使われます。
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工業用、燃料電池用に水素を手軽かつ大量に作るには既にお答えにあるように、お示しの反応をメタンガスに対して行います。


いわゆる改質と言うヤツですね。
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メタン等のパラフィン系ガスの水蒸気改質ですね!


その通りですよ、
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高温の水蒸気とガスなどを混ぜてるんじゃないかな?

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Q水素の製法って…???

化学の授業の課題で、[水素]についてのレポートを書かなくてはならなくなりました。必衰項目は[性質]と[製法]なのですが、使用している教科書が英語で書かれていて、英語が大の苦手な私にはさっぱり分かりません。ネット上でも検索してみましたが、何故かうまいこと欲しい内容を検索できませんでした。レポートの締め切りは9月25日(火)です!こんなギリギリに質問するのは失礼かもしれませんが、どなたか水素の製法について教えてください!!

Aベストアンサー

No.2の発言の補足です。

「燃料電池」は水素と酸素を反応させて電気を起こす電池でした。

その「燃料電池」の乗せて走る「燃料電池自動車」で、水素を発生
させるために、天然ガスやガソリンから水素を発生させる仕組みが
あるということです。

詳しい内容は、上記の括弧内のキーワードで検索して調べてください。

Q二酸化硫黄 SO2 の構造について

SO2 は配位結合が関係している、と聞いたのですが、どのような構造
になりますか?SO2は配位結合が関係していて、折れ線形で、極性分子だと聞きました。どういうことか、さっぱりわかりません。
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Aベストアンサー

SO2 の電子式は以下のようになります(MSゴシックなどの等幅フォントで見てください)。

 ‥  ‥  ‥
:O::S::O:   電子式(a)

 ‥  ‥ ‥
:O::S:O:    電子式(b)
      ‥

価標を使って結合を表すと、構造式はそれぞれ

 ‥ ‥ ‥
:O=S=O:   電子式(a)に対応する構造式

 ‥ ‥ ‥
:O=S→O:   電子式(b)に対応する構造式
     ‥

のようになります。

構造式で書くと明らかなように、電子式(a)では、SとOの間の結合は両方とも二重結合になっていて、配位結合はありません。それに対して、電子式(b)では、片方のSO結合は二重結合ですが、他方の結合が配位結合になっています。

電子式(a)と電子式(b)のどちらが正しいのか?については、少し難しい話になるのですけど、#1さんのリンク先にあるウィキペディアの解説によると、
・二酸化硫黄 SO2 の電子式は配位結合を使わないで電子式(a)のように書くのがよい
・オゾン O3 の構造式は配位結合を使ってO=O→Oのように書くのがよい
ということになります。

「電子対反発則」を使うと、SO2分子が折れ線形になることを、SO2の電子式から説明できます。電子対反発則についての簡単な説明は、ネット検索ですぐに見つかると思います。電子対反発則にそれほど精通しなくても、
・H2Oの電子式から、H2O分子が折れ線形になることを説明できる
・CO2の電子式から、CO2分子が直線形になることを説明できる
ようになれば、SO2分子が折れ線形になることを、電子対反発則から説明できるようになります。

SO2が極性分子になることは、「二酸化炭素 CO2 が極性分子に“ならない”こと」が理解できれば、これらの分子の形から簡単に分かると思います。

SO2 の電子式は以下のようになります(MSゴシックなどの等幅フォントで見てください)。

 ‥  ‥  ‥
:O::S::O:   電子式(a)

 ‥  ‥ ‥
:O::S:O:    電子式(b)
      ‥

価標を使って結合を表すと、構造式はそれぞれ

 ‥ ‥ ‥
:O=S=O:   電子式(a)に対応する構造式

 ‥ ‥ ‥
:O=S→O:   電子式(b)に対応する構造式
     ‥

のようになります。

構造式で書くと明らかなように、電子式(a)では、SとOの間の結合は両方とも...続きを読む

Q蒸気圧ってなに?

高校化学IIの気体の分野で『蒸気圧』というのが出てきました。教科書を何度も読んだのですが漠然とした書き方でよく理解できませんでした。蒸気圧とはどんな圧力なのですか?具体的に教えてください。

Aベストアンサー

蒸気圧というのは、主として常温付近で一部が気体になるような物質について用いられる言葉です。

液体の物質の場合に、よく沸点という言葉を使います。
物質の蒸気圧が大気圧と同じになったときに沸騰が起こります。
つまり、沸点というのは飽和蒸気圧が大気圧と同じになる温度のことを言います。
しかし、沸点以下でも蒸気圧は0ではありません。たとえば、水が蒸発するのは、常温でも水にはある程度の大きさ(おおよそ、0.02気圧程度)の蒸気圧があるためにゆっくりと気化していくためであると説明できます。
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ただし、上で述べたのは湿度が100%の場合であり、仮に湿度が60%だとすれば、水の蒸気圧は0.2x0.6=0.012気圧ということになります。

蒸気圧というのは、主として常温付近で一部が気体になるような物質について用いられる言葉です。

液体の物質の場合に、よく沸点という言葉を使います。
物質の蒸気圧が大気圧と同じになったときに沸騰が起こります。
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Q金属酸化物の酸性・塩基性

ある論文を読んでいたときに、
「Al2O3は酸性酸化物でZnOは塩基性酸化物である」
というような事が出てきました。
少し調べると、チタニア、ジルコニアなども塩基性らしいということがわかってきたんですが、イマイチ判別の根拠が分かりません。詳しいかた是非、
1.どのように酸性塩基性が決まっているのか?
2.代表的な酸性酸化物・塩基性酸化物
を教えていただけないでしょうか?

Aベストアンサー

> ある論文を読んでいたときに、
>「Al2O3は酸性酸化物でZnOは塩基性酸化物である」
> というような事が出てきました。

 どんな論文でしょうか? お書きの内容には疑問があります。「Al2O3」も「ZnO」も両性酸化物です。


>1.どのように酸性塩基性が決まっているのか?
>2.代表的な酸性酸化物・塩基性酸化物

 「化学辞典」(東京化学同人)によれば,次のようになります。

【酸性酸化物】
 塩基と反応して塩を生じる酸化物。非金属の共有結合性酸化物と高い酸化数の遷移金属の酸化物。水と反応するとオキソ酸を生じます。例:Cl2O, SiO2, SO3, N2O3, N2O5, NO2, P2O5, As2O5, CO2, B2O3, CrO3, Mn2O7,・・・。

【塩基性酸化物】
 酸と反応して塩を生じる酸化物。アルカリ金属,アルカリ土類金属および低原子価状態の遷移金属の酸化物。水に溶かすと OH- を生じます。例:Ma2O, K2O, MgO, CaO, BaO, Ag2O, CrO, MnO, FeO, Bi2O3,・・・。

【両性酸化物】
 酸とも塩基とも反応して塩を生じる酸化物。アルミニウム,スズ,アンチモンなどの両性元素の酸化物。中程度の原子価を持つ遷移金属の酸化物。例:Al2O3, ZnO, SnO, PbO,・・・。

【中性酸化物】
 酸性も塩基性も示さない酸化物。厳密な意味では存在しないが,水に対して酸性も塩基性も示さないという意味で,H2O, CO, N2O。

 いかがでしょうか。簡単には参考 URL のページ(高等学校_化学_テキスト)から「化学 Ib」⇒「第5章 H+の授受による化学変化」⇒「5.1 酸,塩基,塩の定義」と進み,「5.1.7 酸化物の分類」を御覧下さい。

参考URL:http://www.ed.kanazawa-u.ac.jp/~kashida/

> ある論文を読んでいたときに、
>「Al2O3は酸性酸化物でZnOは塩基性酸化物である」
> というような事が出てきました。

 どんな論文でしょうか? お書きの内容には疑問があります。「Al2O3」も「ZnO」も両性酸化物です。


>1.どのように酸性塩基性が決まっているのか?
>2.代表的な酸性酸化物・塩基性酸化物

 「化学辞典」(東京化学同人)によれば,次のようになります。

【酸性酸化物】
 塩基と反応して塩を生じる酸化物。非金属の共有結合性酸化物と高い酸化数の遷移金属の酸化物。水...続きを読む

Q時間とエネルギーの不確定性関係

フォトン放出を伴う光学遷移について勉強しているのですが、時間とエネルギーの不確定性関係について質問があります。

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3.エネルギーの不確定性ΔEはどのようにとらえたらよいのでしょうか?例えば、2準位間(EνとEμ)の遷移だけを考えるとき、「状態はEνもしくはEμのどちらかであるから、ΔE=Eν-Eμである。」この考えは合っているでしょうか?

非相対論範囲での説明をよろしくお願いします。

Aベストアンサー

snobberyさんが言っているように、エネルギーと時間に対する不確定性関係というのは、運動量と位置の不確定性関係とは概念的に全く無関係のものです。
そもそも量子力学には時間はパラメーターなので時間自体に不確定性はありません。一方エネルギーは、系に摂動を加えた場合には不確定性は議論することができます。

いろんな状況で似たような関係式が導出できるかもしれませんが、その意味は状況に応じて考える必要があると思います。よく見かける議論(たしかサクライの量子力学でもそうだったはず)は、フェルミの黄金則、つまり時間に依存する一次摂動の公式からエネルギーと時間の不確定性が導出されます。

δE×δt ≒ h

という関係式ですが、その場合のδEの定義は

δE=E_f-E_i 

ですが、E_fは遷移後のエネルギー,E_iは摂動以前のエネルギーでこれはエネルギーの測定誤差ではありません。遷移が起こるエネルギー間の差です。そして時間
δtも時間の誤差ではなく、δt=t_f-t_iで摂動をかけ始める時刻t_iとその後観測時刻としてt_fまでまつと言う意味の時刻です。どちらも誤差ではありません。

私の理解では、この不確定性の意味は、系に揺すぶり(摂動)をかけると状態は乱されていろんなエネルギーの状態に遷移しますが、時間をかけてまってやれば次第に落ち着き、系は元のエネルギーと同じエネルギーをもった状態に集中してきますということです。

そもそもエネルギーと時間が演算子でないにしても共役な関係にある事からこのような関係式はいろんな状況ででてきます。例えば

exp(iEt/h)

は定常状態の波動関数の時間依存性。時間に依存する物理量をフーリエ展開で表すと

f(t)=∫dw exp(iwt) F(w)

となります。次元解析だけからwはエネルギーに関係した量になることは自明で、あとはどういう意味のエネルギーかという解釈だけです。そしてこの物理量が時刻t=0でだけ値を持つ、衝撃波のようなものなら
f(t)=δ(t)ですが、そのときはF(w)=1となるので、ある意味不確定性関係

「δ関数的時間依存性をもつ波はいろんなwが混ざっていてエネルギーは不確定」

というような言い方になります。
つまり状況毎に意味は異なるにせよ、不確定性関係に似たものがでて来るということはよくあることです。

snobberyさんが言っているように、エネルギーと時間に対する不確定性関係というのは、運動量と位置の不確定性関係とは概念的に全く無関係のものです。
そもそも量子力学には時間はパラメーターなので時間自体に不確定性はありません。一方エネルギーは、系に摂動を加えた場合には不確定性は議論することができます。

いろんな状況で似たような関係式が導出できるかもしれませんが、その意味は状況に応じて考える必要があると思います。よく見かける議論(たしかサクライの量子力学でもそうだったはず)は、フ...続きを読む

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塩化銀にアンモニア水を加えるとジアンミン銀(I)イオンと塩化物イオンが生じます。その後に白色沈殿が出来るまで硝酸を加えます。
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Aベストアンサー

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Q濃度(ppm)からミリグラム(mg)に換算方法を教えてください。

仕事上で濃度ppmからミリグラムに換算して、回答にしなければならないのです。回答方法が解らないので、教えてください。よろしくお願い致します。

Aベストアンサー

#6です。補足見ました。

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5g中に三酸化アンチモンは1.75mgあります。

Qコンデンサーの時定数

実験でコンデンサーの放電時、充電時について時定数を調べていて、充電時のほうが時定数が長いのですが、原因がわかりません。どなたかわかりましたら教えてください。

Aベストアンサー

どんな実験をしたかわからないので正しい回答かどうか不明ですが。
容量Cのコンデンサに抵抗Rを通して充電するときの時定数はCRですが、実際には電源の内部抵抗rがあるので、充電時の時定数はC(R+r)になることが考えられます。
放電時に容量Cの両端を抵抗Rで結んだとすると、時定数はCRですね。
これが原因の可能性があります。

Q次亜塩素酸など、『次~』『亜~』なんとかについての質問です。

題名の通りなのですが、次~や、亜~はどういう意味なのでしょうか。亜硫酸や、次亜塩素酸を例に是非教えてください。また、過塩素酸の過~の意味もよろしくお願いします。

Aベストアンサー

 これは、酸に含まれる酸素の数です。
 標準的なものより酸素が一つ少ないと「亜」が付きます。
さらに、2つ少ない場合は、「次亜」が付きます。
逆に一つ多いと「過」が付きます。


 H2SO4 硫酸
 H2SO3 亜硫酸

 HClO3 塩素酸
 HClO  次亜塩素酸
 HClO4 過塩素酸


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