☆化学　金沢大学(2019年)の理由を問う記述問題

今日は、金沢大学(2019年)で出題された理由を問う記述問題を紹介します。

挑戦してみてください！

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窒素N2と水素H2の混合気体から気体のアンモニアNH3を可逆的に直接合成することができる。

ハーバーとボッシュは，NH3合成の(b)反応速度を大きくする種々の鉄化合物の触媒作用を調べ，四酸化三鉄Fe3O4を主成分とする触媒を用いて温度400～500℃，圧力1×10⁷～3×10⁷Paの条件で効率よくNH3を合成することに成功した。

①合成されたNH3は，平衡状態にある混合気体を冷却することにより，液体として取り出すことができる。

　N2とH2の混合気体ではヘンリーの法則が成り立ち，一定温度で，一定体積の水に溶けるN2とH2の物質量は，それぞれの気体の分圧に比例する。

一方で，②ヘンリーの法則はNH3では成り立たない。NH3は弱塩基であり，水溶液中で電離平衡の状態にある。


■問題１
下線部①について，下図に示すように15族元素であるアンチモンSb，ヒ素As，リンPの水素化合物の沸点は，分子量が小さくなるほど低くなる傾向にあるが，最も分子量が小さいNH3の沸点は著しく高い。NH3の沸点が高い理由を25字以内で説明しなさい。


 

■問題２
下線部②について，NH3に対してヘンリーの法則が成り立たない理由を15字以内で説明しなさい。

金沢大学(2019年) 　一部改

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■問題１の解答例

アンモニア分子間で水素結合が形成されるから。


■問題２の解答例

水への溶解度が大きいから。


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