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濃度と反応速度

(1)例題

物質AとBは次式のように反応して物質Cを生成する。

A + B → C

この反応の反応速度vは、反応速度定数をkとすると、v=k[A][B]で表される。
濃度がともに、0.040mol/LのAとBの水溶液を導体席ずつ混合して、温度一定のもとで反応時間とCの濃度の関係を調べたところ下図のようになり、最終的にCの濃度は0.020mol/Lになった。
同様の実験をAの水溶液の濃度のみを2倍に変えて行ったとき、反応開始直後の反応速度はどのようになるか。{増加する・減少する・変化しない}から選べ。
また、最終的なCの濃度〔mol/L〕を求めよ。

(2018年センター試験本試化学第2問問2)

(2)例題の答案

反応速度の式から、反応速度はAおよびBの濃度に比例する。よって、Aの濃度のみを2倍としたら、反応開始直後の反応速度は2倍に増加する。

AとBの水溶液を同体積ずつ混合した場合、体積が2倍となるので、それぞれの濃度は0.020mol/Lとなる。
Cが生成する化学反応式を考えると、Cが0.020mol/Lになったということは、AとBがすべて反応したということになる。
よって、Aの濃度を2倍にしても、Bの濃度は0.020mol/Lのままなので、Cの生成量は変わらず0.020mol/Lのままである。

(3)解法のポイント

反応速度はモル濃度に比例する、ということは知っておきましょう。

また、水溶液を混合するときは、混合後の体積から、濃度を出し直す必要がある、ということも重要です。

(4)参考

化学反応の速さの勉強法

理論化学の勉強法

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理論化学知識テスト一覧

化学の解説動画・授業動画一覧(化学基礎・理論化学・無機化学・有機化学・高分子化合物)

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