共通テスト(理科) 過去問
令和6年度(2024年度)追・再試験
問29 (化学基礎(第1問) 問12)
問題文
まず硫化水素H2Sを酸素O2中で燃焼させ、式(1)に従って二酸化硫黄SO2を生成させる。
次にH2Sと式(1)で生成したSO2を、式(2)に従って反応させる。
2H2S+3O2 → 2SO2+2H2O・・・(1)
2H2S+SO2 → 3S+2H2O・・・(2)
ここで、H2Sの全物質量を3.0molとする。このうち(xmol)のH2Sを式(1)の反応に従ってすべてSO2に変化させる。次に、このSO2と残りの(3.0-x)(mol)のH2Sを用いて式(2)の反応を行う。
xを0から1.0molまで変化させると生成するSの物質量は、図3に示すようになる。xを0から3.0molまで変化させたときに生成するSの物質量を表すグラフとして最も適当なものを、後の選択肢のうちから一つ選べ。ただし、式(1)および(2)以外の反応は起こらないものとする。
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問題
共通テスト(理科)試験 令和6年度(2024年度)追・再試験 問29(化学基礎(第1問) 問12) (訂正依頼・報告はこちら)
まず硫化水素H2Sを酸素O2中で燃焼させ、式(1)に従って二酸化硫黄SO2を生成させる。
次にH2Sと式(1)で生成したSO2を、式(2)に従って反応させる。
2H2S+3O2 → 2SO2+2H2O・・・(1)
2H2S+SO2 → 3S+2H2O・・・(2)
ここで、H2Sの全物質量を3.0molとする。このうち(xmol)のH2Sを式(1)の反応に従ってすべてSO2に変化させる。次に、このSO2と残りの(3.0-x)(mol)のH2Sを用いて式(2)の反応を行う。
xを0から1.0molまで変化させると生成するSの物質量は、図3に示すようになる。xを0から3.0molまで変化させたときに生成するSの物質量を表すグラフとして最も適当なものを、後の選択肢のうちから一つ選べ。ただし、式(1)および(2)以外の反応は起こらないものとする。
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この過去問の解説 (1件)
01
2つの反応式が絡んだ計算問題です。段階を踏んで何が起きているかをイメージしながら解くことが重要です。
式(1)でx molの硫化水素から二酸化硫黄がx mol生成します。式(2)では硫化水素と二酸化硫黄が2:1で反応するため、残りの硫化水素(3.0-x) molと二酸化硫黄x molのどちらが先になくなるかで場合分けが必要です。
x ≤ 1.0のとき、二酸化硫黄が律速となり二酸化硫黄x molからS = 3x molが生成します。
x > 1.0のとき、硫化水素が律速となり硫化水素(3.0-x) molからS = 1.5(3.0-x) molが生成します。
従ってx=1.0で最大値3.0molをとるグラフが正解になります。
この選択肢が正解です。
複数の反応が組み合わさり、生成物濃度を解く問題では、律速段階を理解することが重要です。
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