高校化学「無機物質の性質」硝酸の合成�C

高校化学「無機物質の性質」硝酸の合成�C

◆問題

硝酸は、工業的にはアンモニアの酸化によってつくられる。(�@)を触媒として、800〜900℃でアンモニアと空気中の酸素を反応させて(�A)をつくり、これを空気中で酸化して(�B)としたのち、温水と反応させて硝酸を得る。この方法を(�C)という。

(1) �@〜�Cに適語を入れよ。

(2) この文章で示される三段階の化学変化を表す化学反応式を書け。

(3) (2)で表した三段階の化学反応を１つにまとめて反応全体を表す化学反応式を書け。

(4) アンモニア３．４ｋｇをすべてＨＮＯ₃にしたとすると、７０％の濃硝酸は何ｋｇできるか求めよ。


(4)の解答はこのページ下に掲載します。


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◆解答

(3)で、この化学反応は要するに、

ＮＨ₃＋２Ｏ₂→ＨＮＯ₃＋Ｈ₂Ｏ

この１つの式にまとめることができるとわかりました。
あとはこれを利用して、数量を求めてみましょう！

Ｎ＝１４，Ｈ＝１．０だから、ＮＨ₃＝１７です。
３．４ｋｇ＝３４００ｇだから、３．４ｋｇのアンモニアの物質量は、

３４００／１７＝２００ｍｏｌ

となります。

化学反応式から、ＮＨ₃：ＨＮＯ₃＝１：１の割合だから、生じるＨＮＯ₃も２００ｍｏｌとわかります。
Ｈ＝１．０，Ｎ＝１４，Ｏ＝１６だから、ＨＮＯ₃＝１＋１４＋４８＝６３です。
だから２００ｍｏｌの硝酸は２００×６３＝１２６００ｇです。

そして、「７０％の濃硝酸」とは、質量パーセント濃度が７０％ですね。
溶媒の水をｘｇ入れるとすると、

{１２６００／(ｘ＋１２６００)}×１００＝７０

このような式ができます。あとは計算して、

１２６００／(ｘ＋１２６００)＝０．７
１２６００＝０．７ｘ＋１２６００×０．７
０．７ｘ＝１２６００−１２６００×０．７
０．７ｘ＝１２６００×０．３
　　７ｘ＝１２６００×３
　　　ｘ＝１８００×３
　　　ｘ＝５４００

水を５４００ｇ加えれば良いことがわかりました。
濃硝酸全体の質量は、

１２６００＋５４００＝１８０００ｇ＝１８ｋｇ

ですね！


この問題の最初に戻る→(1) �@〜�Cに適語を入れよ。


オストワルト法
非金属元素まとめ


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