2008年
10月
02日
(木)
19:28 |
編集
東大の化学２５カ年（教学社）を解いた感想 感想一覧
※ ２５カ年は各自で購入してください。
【該当問題】
１９９１年度第１問
【難易度】
★★★★★
【概要】
操作１
[273K〜340K] 亜硝酸アンモニウムは水に溶けています。H2Oの一部は液体として存在しているので、P＝水蒸気圧です。
[340K] 亜硝酸アンモニウムの分解反応が起こります。本文より亜硝酸アンモニウムは340Kにおいて完全に水と窒素に分解されます。H2Oの一部は液体として存在しているので、P＝水蒸気圧＋窒素の分圧です。
[340〜T1K] H2Oの一部は液体として存在しているので、P＝水蒸気圧＋窒素の分圧です。
[T1K] 「T1において、P-T曲線に折れ曲がりが認められた」と書いてあります。これは、T1において水分子が全て気化したためです。こうなると、グラフは曲線（H2Oの分圧は水蒸気圧に従う）から直線（H2Oの分圧は水蒸気圧という制限を受けず温度に比例する）に変わったことになって折れ曲がりが生じます。つまり、T1において、P＝水蒸気圧＋窒素の分圧＝H2Oの分圧（水分子は全て気化している）＋窒素の分圧。
[T1〜400K] H2Oは完全に気化している。P＝H2Oの分圧＋窒素の分圧
操作２
亜硝酸アンモニウムの熱分解NH4NO2 → N2 ＋ 2H2Oは不可逆反応です。そのため、400Kから300Kまでゆっくり温度を下げていくと、温度がT1Kを下回ってから水の一部は凝縮し始めますが、340Kにおいて亜硝酸アンモニウムが生成されることはありません。340〜400Kではグラフは操作１と同じ経路。340K以下において、P＝水蒸気圧＋窒素の分圧です。
操作３
Tをさらに下げて水を完全に凝固させています。本文の通り。
【答え導出のヒント】
ア 窒素を発生させる反応と言えばこの反応式、という要暗記レベルの化学反応式。
イウ 【概要】より、400Kにおいて水は全て気化しています。また、実験に用いられているH,O,Nは中性子数がいくつの元素か不明です。そのため、水/亜硝酸アンモニウムの分子量/式量をそれぞれx/yとおいて解説の通り計算します。※解答イの上から３行目は(0.0902-0.0302)gではなく(0.0902-0.0302)atmです。
エオ 解説の通り
カ T1においてH2Oは完全に気化した状態で存在しています。つまり容器中に存在するH2Oの全物質量に関して気体の状態方程式が成り立つことになります。そうするとPとTの関係式を求めることができます。本文に363〜368Kの蒸気圧が１K刻みで与えられているので、これを求めた関係式に当てはめていくと、366K<T1<367Kであることがわかります。蒸気圧と気体の状態方程式により求まるH2Oの圧力の差が小さい366Kが答え。
キ 【概要】を参照してグラフの形を決定し、主な反応のポイント（この実験の場合では273K/340K/T1/400K/300K）における圧力をそれぞれ求めて書き込めばいいです。
【ひとこと】
イ・ウが一番難しいと思うのですが、ここが解けなければ後半が解けません。問題量も計算量も多いです。
※ ２５カ年は各自で購入してください。
【該当問題】
１９９１年度第１問
【難易度】
★★★★★
【概要】
操作１
[273K〜340K] 亜硝酸アンモニウムは水に溶けています。H2Oの一部は液体として存在しているので、P＝水蒸気圧です。
[340K] 亜硝酸アンモニウムの分解反応が起こります。本文より亜硝酸アンモニウムは340Kにおいて完全に水と窒素に分解されます。H2Oの一部は液体として存在しているので、P＝水蒸気圧＋窒素の分圧です。
[340〜T1K] H2Oの一部は液体として存在しているので、P＝水蒸気圧＋窒素の分圧です。
[T1K] 「T1において、P-T曲線に折れ曲がりが認められた」と書いてあります。これは、T1において水分子が全て気化したためです。こうなると、グラフは曲線（H2Oの分圧は水蒸気圧に従う）から直線（H2Oの分圧は水蒸気圧という制限を受けず温度に比例する）に変わったことになって折れ曲がりが生じます。つまり、T1において、P＝水蒸気圧＋窒素の分圧＝H2Oの分圧（水分子は全て気化している）＋窒素の分圧。
[T1〜400K] H2Oは完全に気化している。P＝H2Oの分圧＋窒素の分圧
操作２
亜硝酸アンモニウムの熱分解NH4NO2 → N2 ＋ 2H2Oは不可逆反応です。そのため、400Kから300Kまでゆっくり温度を下げていくと、温度がT1Kを下回ってから水の一部は凝縮し始めますが、340Kにおいて亜硝酸アンモニウムが生成されることはありません。340〜400Kではグラフは操作１と同じ経路。340K以下において、P＝水蒸気圧＋窒素の分圧です。
操作３
Tをさらに下げて水を完全に凝固させています。本文の通り。
【答え導出のヒント】
ア 窒素を発生させる反応と言えばこの反応式、という要暗記レベルの化学反応式。
イウ 【概要】より、400Kにおいて水は全て気化しています。また、実験に用いられているH,O,Nは中性子数がいくつの元素か不明です。そのため、水/亜硝酸アンモニウムの分子量/式量をそれぞれx/yとおいて解説の通り計算します。※解答イの上から３行目は(0.0902-0.0302)gではなく(0.0902-0.0302)atmです。
エオ 解説の通り
カ T1においてH2Oは完全に気化した状態で存在しています。つまり容器中に存在するH2Oの全物質量に関して気体の状態方程式が成り立つことになります。そうするとPとTの関係式を求めることができます。本文に363〜368Kの蒸気圧が１K刻みで与えられているので、これを求めた関係式に当てはめていくと、366K<T1<367Kであることがわかります。蒸気圧と気体の状態方程式により求まるH2Oの圧力の差が小さい366Kが答え。
キ 【概要】を参照してグラフの形を決定し、主な反応のポイント（この実験の場合では273K/340K/T1/400K/300K）における圧力をそれぞれ求めて書き込めばいいです。
【ひとこと】
イ・ウが一番難しいと思うのですが、ここが解けなければ後半が解けません。問題量も計算量も多いです。
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