語彙
| English | 意味 |
|---|---|
| yield/jiːld/ | 収率 |
| Haber process/ˈheɪbə ˈprəʊses/ | ハーバー法 |
| ammonia/æˈməʊnɪə/ | アンモニア |
| catalyst/ˈkætəlɪst/ | 触媒 |
| compromise/ˈkɒmprəmaɪz/ | 妥協点 |
| Contact process/ˈkɒntækt ˈprəʊses/ | コンタクト法 |
世界を養う平衡反応
- これらの工業プロセスは、収率、反応速度、およびコストのバランスを取っている。
- ル・シャトリエの原理を用いて条件を選択する。
- 両方の反応は発熱反応である。
実践
ハーバー法では窒素と水素を化合させて ______ を生産する。
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃。
ハーバー法
- アンモニアを合成する：$\text{N}_2 + 3\text{H}_2 \rightleftharpoons 2\text{NH}_3$（発熱反応）。
- 条件：約 $450\,°\text{C}$、$200\ \text{atm}$、鉄触媒。
- 低い温度ではより多くのアンモニアが得られるが、あまりに遅いため、適度な温度が妥協点となる。
ハーバー法の収率：低温・高圧でアンモリア增多
探索
ハーバー法とコンタクト法
妥協点：収率対 速度
高圧は収率を高め、高温は速度を速めますが収率を下げます — これらの妥協点です。
実践
ハーバー法では、次を生産する：
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
ハーバー法ではアンモニアを生産します：N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃（発熱反応）。
実践
ハーバー法ではなぜ中程度の温度（約450 °C）が用いられるのか？
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
反応は発熱反応であるため、低温は収率を好みますが速度が遅すぎます。約450 °Cは収率と速度のバランスを取ったものです。
実践
ハーバー法で高圧するとアンモニアの収率が増えるのはなぜか：
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
気体分子が4個から2個になるため、高圧は平衡をアンモニアの側へシフトさせる。
コンタクト法
- 三酸化硫黄を合成する：$2\text{SO}_2 + \text{O}_2 \rightleftharpoons 2\text{SO}_3$（発熱反応）。
- 条件：約 $450\,°\text{C}$、$1$–$2\ \text{atm}$ 付近、五酸化二バナジウム触媒。
肥料用のアンモニアはハーバー法で作られ、重要な平衡反応である
実践
コンタクト法ではどの触媒を使用するか？
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
コンタクト法（2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃）では五酸化バナジウムの触媒を使用します。
実践
それぞれのプロセスとその事実を結び付けなさい。
難易度 2/5 · 140 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
各項目は用語を正しい意味と結びつける。
妥協点の理由
- ハーバー法は約450 °Cおよび約200 atmを使用し、収率、反応速度、コストの間の妥協点である。
- 低い温度ではより多くのアンモニアが得られるが、あまりにも遅すぎる。
理解できましたか
Key idea
- 両プロセスとも収率＋反応速度＋コスト（ル・シャトリエ）のバランスを取り、両方とも発熱反応である
- ハーバー法: $\text{N}_2 + 3\text{H}_2 \rightleftharpoons 2\text{NH}_3$; 約450 °C、200 atm、鉄触媒（適温＝妥協点）
- 接触法: $2\text{SO}_2 + \text{O}_2 \rightleftharpoons 2\text{SO}_3$; ～450 °C, 1–2 atm, V₂O₅触媒