反応速度(知識)の問題
反応速度とそれを変える条件に関する記述として誤っているものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。
- ア 過酸化水素の分解反応 において、同じ時間内に減少する の物質量は、増加する の物質量の 2 倍である。
- イ 同じ質量の亜鉛を希塩酸に加えるとき、粒状の亜鉛より粉末状の亜鉛のほうが、塩酸と接触する表面積が大きいので、水素が発生する反応の速さは大きい。
- ウ 気体どうしの反応において、温度と容器の体積を一定に保ったまま、反応に関係しないアルゴンを加えて全圧を大きくすると、反応物の濃度が大きくなるので反応速度は大きくなる。
- エ 臭化銀 に光を当てると分解して銀が生じる。このように、光のエネルギーを吸収して起こる反応を光化学反応という。
- オ スチールウールは、空気中よりも純粋な酸素中のほうが激しく燃える。これは、反応物である酸素の濃度が大きいほど反応速度が大きくなるためである。
この問題で使うもの
- 反応速度の表し方(説明と入口の問題)
- 反応速度を変える条件(濃度・圧力・表面積・光)(説明と入口の問題)
- 光を吸収して起こる反応(光合成・光化学反応・光触媒)(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(23 技能)
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ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
反応速度は反応物の「濃度」によって変わることを思い出し、それぞれの操作で濃度・表面積・光などの条件が本当に変わっているかを確かめよう。
ヒント 2
気体の反応速度を決めるのは全圧ではなく、反応物の濃度(分圧)である。濃度は「物質量 ÷ 体積」で決まる。
ヒント 3
ア・イ・エ・オは、係数の比と物質量の変化の関係、表面積、光化学反応、濃度の効果についての教科書どおりの記述である。残る記述で、アルゴンを加えたとき反応物の物質量と体積がどうなるかを考えよう。
答えと解説
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ウ
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解説を読む
反応速度は、単位時間あたりの反応物の濃度(物質量)の減少量、または生成物の濃度(物質量)の増加量で表す。反応速度は、反応物の濃度(気体では分圧)、温度、固体の表面積、触媒、光などによって変化する。
- ア 正しい。化学反応式の係数の比は、変化する物質量の比を表す。 と の係数の比は なので、同じ時間内に減少する の物質量は、増加する の物質量の 2 倍になる。
- イ 正しい。固体が関わる反応は固体の表面で起こるので、細かくして表面積を大きくすると、反応する粒子どうしが衝突する回数が増え、反応速度が大きくなる。
- ウ 誤り。温度と体積が一定のままアルゴンを加えると全圧は大きくなるが、反応物の物質量も容器の体積も変わらないので、反応物の濃度(分圧)は変わらない。したがって反応速度は変わらない。気体の反応で圧力を大きくすると反応速度が大きくなるのは、体積を小さくして反応物の濃度を大きくした場合である。
- エ 正しい。臭化銀は光によって分解し、銀を生じる(写真の感光材料に利用される)。光のエネルギーを吸収して起こる反応を光化学反応という。
- オ 正しい。純粋な酸素中では空気中より酸素の濃度が大きく、鉄と酸素の衝突回数が増えるため、反応速度が大きくなり激しく燃える。
よって、誤っているものはウである。
別解
ア: 係数比より H2O2 の減少量は O2 の増加量の 2 倍。正しい。
イ: 粉末状のほうが表面積が大きく、反応速度は大きい。正しい。
ウ: 温度・体積一定で反応に関係しない気体(アルゴン)を加えても、反応物の濃度(物質量 / 体積)は変わらないので、反応速度は変わらない。全圧が大きくなることと反応物の濃度が大きくなることは別。誤り。
エ: 臭化銀の光分解は光化学反応の例で、記述は正しい。
オ: 酸素の濃度が大きいほど反応速度は大きくなり、スチールウールは純酸素中で激しく燃える。正しい。
よって誤っているものはウ。