高1 化学

標準状態で、15リットルの窒素と30リットルの水素を混合して、アンモニアをつくった。生成するアンモニアは、何リットルか。また窒素と水素のどちらが何リットル残るか。

化学式は、Ｎ2+３Ｈ2→２ＮＨ3
ここまでしか、わかりません。
回答お願いします><

No.6 ベストアンサー 回答者： ZET235711 回答日時： 2011/10/28 22:05

確かに，標準状態では，窒素と水素が反応するはずがないですｗ

反応しませんね．盲点でした．・・・・．
アンモニア生成は，ハーバー法が有名で，標準状態では無理な工業的製法です．
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まぁ，”つくった”とあるから仮想的に作ったとしましょう．
反応比の勉強と割り切って，理論だけ学習しましょう．
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＞あと、もう1つ聞きたいんですけど、Ｎ2の上に書いてある、『15-10』の『10』って何の数字ですか??
＞すみませんm(__)m
いえいえ＾＾

結果だけ書けば，その『１０』という数字は，反応した窒素のリットル数です．

もし，これで解らなかったら，下を良く読んで下さい．
他の回答者さんの回答もよくよんで理解して下さい．
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では、これから下の数字の変化を見ましょう．
反応式は，
“１”Ｎ２＋“３”Ｈ２→”２”ＮＨ３ですよね．
反応比は，係数を見ます．

（どっちかが無くなるだろうなぁと思って考えます）
最終的に、水素が無くなるのか、窒素が無くなるのか、
窒素が無くなるには，１５リットルの３倍の４５リットルの水素が必要ですが，３０リットルしかないですよね；；
ということは，水素が無くなるには，３０リットルの１／３のりょうの１０リットルの窒素があればいい！
ということで，
窒素１０リットル＋水素３０リットル→アンモニア２０リットル
これが実際に反応した量です．→より左側はその分だけ無くなり，→より右側はその分だけ増える．

つまり，
　　Ｎ２：Ｈ２：ＮＨ３
＝　１　：３　：２　←【反応比】
＝　１０：３０：２０
この量で反応したので，
窒素Ｎ２の残りは，
反応前１５リットル　
反応量１０リットル　←ここ
反応後　５リットル　

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反応前　Ｎ２　Ｈ３　ＮＨ３
　　　　　１５　　３０　　０　　
------------------------
反応量　-１０　-３０　２０　　←ここ
-------------------------
反応後　５　　　０　　２０　　
-------------------------
上で決まった数字は，下の反応比から算出したのです．

窒素N2の残量は，
１５－１０＝５リットルですよね．　
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以上です．頑張ってね＾＾

この回答へのお礼

ありがとうございます！すごく、わかりやすい説明で助かりました(^^)
ありがとうございました!!

お礼日時：2011/10/29 11:40

No.5 回答者： htms42 回答日時： 2011/10/28 17:15

こういう問題をやっていると

窒素と水素は常温、常圧で反応してアンモニアに変化する
と思ってしまいますね。

そう思ってしまうと困ったことになります。
反応するかしないかに関係なく計算問題が解ければいいという立場もあるでしょうがそれも困ったことです。
塩酸に銅を入れて発生する水素の量を問う問題が出ればどうしますか。
入れた銅の物質量に等しい水素が発生するとして答えますか。
それとも銅は塩酸と反応しないから水素は発生しないと答えますか。

水素と窒素を反応させるのはものすごく難しいというのは教科書には必ず載っています。
Wikiから引用します。
＞現在ではアンモニアの工業生産はハーバー・ボッシュ法によるものが一般的である。
＞水素と窒素を鉄触媒存在下 20 MPa、500℃ で反応させると、
　N2+3H2→２NH3　の反応によってアンモニアが生成する。

２０ＭＰというのは２００気圧です。かなりの高圧です。５００℃は高温です。それでも上手く反応しないので触媒を使います。常温、常圧で反応するのであれば苦労は要りません。

その後に
＞2010年には、レンゲの酵素構造を参考にして、モリブデンを含む触媒により常温常圧でアンモニアを製造する方法が発表された[9]。
という文章がありますが信憑性を確かめようがありません。
もし本当だとしても教科書や問題集の問題がこのことを踏まえて書かれているなどと考えるのは無理です。

「常温、常圧で水素と窒素を混ぜてもアンモニアは生じない」
「初めに用意した１５Ｌの窒素、３０Ｌの水素がそのまま残っている」
と書くのが正解になると思います。

この回答へのお礼

説明してくださって本当に、ありがとうございました!!
助かります><

お礼日時：2011/10/28 17:33

No.4 回答者： ZET235711 回答日時： 2011/10/28 17:10

＃１です．

訂正します．
ごめんなさい．
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
生成されるアンモニアは，２０リットル
水素が５リットル残ります．
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
これを，
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
生成されるアンモニアは，２０リットル
窒素が５リットル残ります．
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
と修正してお読み下さい．
以下，訂正済の解法および解答です．
====================================================
１５－１０　　３０　　　２０
　　Ｎ2　＋　３Ｈ2　→　２ＮＨ3
Ｎ２：Ｈ２＝１：３より，

Ｈ２＝３０が全部反応すると，
Ｎ２＝１０だけ反応する．
よって，
窒素が残る量は，１５－１０＝５リットルなのです．
生成されるアンモニアは，２０リットル
窒素が５リットル残ります．
----------------------------------------------------
以上，訂正済です．

この回答へのお礼

細かい説明、本当にありがとうございます！
　　　　　　　　　　　　　　　あと、もう1つ聞きたいんですけど、Ｎ2の上に書いてある、『15-10』の『10』って何の数字ですか??
すみませんm(__)m

お礼日時：2011/10/28 17:32

No.3 回答者： nezusuke 回答日時： 2011/10/28 16:50

No.２です。

最後の出来るアンモニアは2倍の間違いです。
ごめんなさい。訂正してください。

この回答へのお礼

わかりました。
細かい説明、本当にありがとうございました!!
助かりました><

お礼日時：2011/10/28 17:28

No.2 回答者： nezusuke 回答日時： 2011/10/28 16:48

標準状態の気体は1mol、２２、４Lです。

体積比がモル比になる訳です。
窒素：水素：アンモニア＝１：３：２　です。

窒素１５Lが完全に反応するには水素は３倍の４５L必要です。
ここでは　水素は３０Lしかないので　水素に依存されますね。
水素３０Lが過不足なく反応する窒素は１／３、そして出来るアンモニアはその３倍です。

No.1 回答者： ZET235711 回答日時： 2011/10/28 16:40

１５－１０　　３０　　　２０

　　Ｎ2　＋　３Ｈ2　→　２ＮＨ3
Ｎ２：Ｈ２＝１：３より，

Ｈ２＝３０が全部反応すると，
Ｎ２＝１０だけ反応する．
よって，

生成されるアンモニアは，２０リットル
水素が５リットル残ります．
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どちらか，片方が全部反応してしまうことを考えて解きましょう．