反応速度 CBT精選問題 平成26年 9月25日 平成26年10月30日 1 1 曲線 ATC の右側の領域 III では、 では, 氷が存在する。 2 曲線 AT 上では、水と水蒸気が 上では,水と水蒸気が 共存する。 3 曲線 CT は溶解曲線と呼ばれる。 4 点 P は水の沸点を示す。 5 点 T は水の三重点を示す。 臨界点 融解曲線 固相 液相 蒸気圧曲線 三重点 気相 昇華曲線 2 1 領域 領域I Iでは,H では、H22O O は水蒸気である。 は水蒸気である。 2 曲線 曲線BT BTは,蒸発曲線と呼ばれる。 は、蒸発曲線と呼ばれる。 3 食品を凍結乾燥するとき、水の状態 食品を凍結乾燥するとき,水の状態 変化を表しているのは,a 変化を表しているのは、aである。 である。 4 氷上でアイススケートがよく滑るの 氷上でアイススケートがよく滑るの は,状態変化 は、状態変化bbが起るためである。 が起るためである。 H2O の状態図(模式図) 5 富士山頂の水の沸点が地上のそれよ 富士山頂の水の沸点が地上のそれよ りも低いのは,状態変化 りも低いのは、状態変化c cが起るた が起る めである。 ためである。 2 1 領域 I では,H2O は 氷 2 曲線 BT は,融解曲線 3 食品を凍結乾燥するとき,水の 状態変化を表しているのは,a である。 4 氷上でアイススケートがよく滑 る。状態変化 b ( 氷 → 水 ) 5 富士山頂の水の沸点が地上のそ れよりも低い。状態変化 c H2O の状態図(模式図) 3 1 曲線 AT は融解曲線である。 2 曲線 BT は昇華曲線である。 3 点 T の自由度は0である。 4 点 C 以上の圧力と温度では、超臨界流 以上の圧力と温度では,超臨界流 体が存在する。 5 液相と固相が平衡状態にある系に圧力 をかけると凝固する。 をかけると融解する。 二酸化炭素の状態図 (模式図) 4 1 X1: X3 2 X3: X1 3 ( X3 – X2):( X2 – X1) 4 ( X2 – X1):( X3– X2) 5 ( X2 – X1):( X3– X1) てこの原理 気相線 TB:ベンゼンの沸点 Q-P-R :タイライン (化学ポテンシャルが等しい) てこの原理 液相線 Q 点の重量 PR = R 点の重量 QP 5 1 0.1 2 0.2 3 0.3 4 0.4 5 0.5 6 1 0(純A) 2 1(純B) 3 Xm 4 Xp 5 Xn 7 1 相平衡にある 相平衡にあるAAと とBBの水含量を比較 の水含量を比較 すると,B すると,Bの方が大きい。 の方が大きい。 2 フェノールの化学ポテンシャルは,A フェノールの化学ポテンシャルは,A と とBBで等しい。 で等しい。 3 CC点は透明な溶液である。 点は透明な溶液である。 4 CC点では,水とフェノールの2相に分 点では,水とフェノールの2相に かれる。 分かれる。 5 DD点を超えると,溶液は直ちに沸騰す 点を超えると,溶液は直ちに沸騰 る。 する。 A-C-B:タイライン 一液相 D:臨界溶解温度 Aの溶液 二液相 Bの溶液 A の重量 BC = B の重量 AC 7 1 相平衡にある A と B の水含量 A は水を90%,Bは水を約33%含む 2 フェノールの化学ポテンシャルは、 A と B で等しい。 3 C 点では2相に分離している。 4 C 点では、水を多く含んだ A相と フェノールを多く含んだ B相 の2相 に分かれる。 5 D 点は、臨界溶解温度 8 1 F =C−P+ F= +2 2 2 F F= =P P− −C C+ +2 2 3 3 F F= =C C− −P P− −2 2 4 4 F=P−C+1 F=P−C+1 5 5 F=C+P−1 F=C+P−1 (重要な式です) 9 1 密閉容器で水蒸気、水、氷が共存するときの自由 度は,1である。 2 密閉容器で水とそれに浮かぶ氷が共存するときの 自由度は,0である。 3 二成分系の最大自由度は2である。 密閉容器でベンゼンとトルエンの気ー液平衡状態 4 の自由度は,2である。 ギブズの相率は均一系,不均一系において平衡が 5 成立しない場合にもあてはまる。 9 F=C–P+2 C:系の成分数,P:相の数 1 密閉容器で水蒸気、水,氷が共存するときの自由度は, 密閉容器で水蒸気、水、氷が共存するときの自由度は, F=1–3+2=0 1である。 2 密閉容器で水とそれに浮かぶ氷が共存するときの自由度は, 密閉容器で水とそれに浮かぶ氷が共存するときの 自由度は、0である。 F=1–2+2=1 二成分系の最大自由度は,2である。 3 二成分系の最大自由度は、2である。 F=2–1+2=3 密閉容器でベンゼンとトルエンの気-液平衡状態の自由度は, 密閉容器でベンゼンとトルエンの気ー液平衡状態の 4 自由度は、2である。 F=2–2+2=2 5 ギブズの相率は均一系,不均一系において平衡が成立しない場 ギブズの相率は均一系、不均一系において平衡が成立 合にもあてはまる。 しない場合にもあてはまる。 平衡が成立している場合にあてはまる一般法則 10 D fus H dp d T T (Vm(l) - Vm(s) ) 1 DfusH :融解エンタルピー は,蒸気圧曲線の傾きを表している。 dp/dT は、蒸気圧曲線の傾きを表している。 2 この式の p – T 曲線上は,発熱過程となる。 曲線上は、発熱過程となる。 3 この式の この式の p p– –T T 曲線上の自由度は1である。 曲線上の自由度は、1である。 3 D H <0 となる。 4 水の場合, 水の場合、Dfus H <0 となる。 4 fus 5 水の場合,dp/dT >0 となる。 5 水の場合、dp/dT >0 となる。 水の状態図については D fus H dp d T T (Vm(l) - Vm(s) ) DfusH > 0 Vm(l) Vm(s) dp 0 dT 10 D fus H dp d T T (Vm(l) - Vm(s) ) 1 DfusH :融解エンタルピー 左辺 dp/dT は,融解曲線の傾き 2 この式の p – T 曲線上は,吸熱過程となる。 3 この式の p – T 曲線上の自由度は1である。 4 融解は吸熱反応で,DfusH >0 5 水の場合,dp/dT < 0 となる。 となる。 11 1 融点の測定 融点の測定 2 吸光 表面張力の測定 表面張力の測定 3 質量分析法 質量分析法 4 吸光光度法 吸光光度法 5 高速液体クロマトグラフ法 高速液体クロマトグラフ法 12 1 1 表面張力は単位面積をつくりだすのに必要な仕事 表面張力は単位面積をつくりだすのに必要な力で である。 ある。 2 2 表面張力は,単位長さ当たりの力である。 表面張力は、単位長さ当たりの力である。 3 3 分子間力が大きい液体ほど,表面張力は大きい。 分子間力が大きい液体ほど、表面張力は小さい。 4 4 0℃における水の表面張力は,同温度の氷の表面 0℃における水の表面張力は、同温度の氷の表面 張力よりも小さい。 張力よりも大きい。 水の表面張力(73 J m-2 )は,水銀の表面張力 (482 J m-2 )より小さい。 水の表面張力は、水銀の表面張力より大きい。 5 5 13 1 J m-1 2 N m-1 3 N m-2 4 Jm 5 Nm → J m-2 Pa = N m-2 14 1 拡張係数 F は、 は, F = gSF- =gSL gSで表される。 - (gSL+ gL) 2 F <0 > 0 のとき、ぬれが生じる。 のとき,ぬれが生じる。 3 が小さいほど良くぬれる。 が大きいほど良くぬれる。 4 が大きいほど,S が小さいほど、S と と LL は引 は引 き離しやすい。 は,L は、 Lの のSSに対する接触角 に対する接触角 5 である。 固体表面上の液滴に働く力と接触角 拡張係数 F = γS – γL – γ SL ぬれの種類 15 1 固体-気体界面が固体-液体界面におき換わる現象を,“ぬ 固体-気体界面が固体-液体界面におき換わる現象を、 れ”という。 “ぬれ”という。 2 拡張係数が負の値をとるとき、液体は固体表面をぬらさな 拡張係数が負の値をとるとき,液体は固体表面をぬらさない。 い。 3 液体自身の凝集力よりも液体と固体の親和性の方が大きい 液体自身の凝集力よりも液体と固体の親和性の方が大きい場 場合、液体は固体表面をぬらさない。 合,液体は固体表面をぬらす(広がる)。 4 浸漬ぬれは、液体が固体表面を毛細管現象でぬらすときに 浸漬ぬれは,液体が固体表面を毛細管現象でぬらすときにあ あてはまる。 てはまる。 5 液滴が固体表面と接触する角度θθは,接触角と呼ばれる。 は、接触角と呼ばれる。 液滴が固体表面と接触する角度 16 1 Ⅰ型の場合、溶質濃度は液体内部よ Ⅰ型の場合,溶質濃度は液体内部よ り表面の方が低くなる。 り表面の方が高くなる。 2 Ⅱ型とⅢ型の場合、溶質は表面に負 Ⅱ型とⅢ型の場合,溶質は表面に正 吸着する。 3 エタノール水溶液は、Ⅰ型にあては エタノール水溶液は,Ⅱ型にあては まる まる。 4 NaCl 水溶液は、Ⅱ型にあてはまる。 水溶液は,Ⅰ型にあてはまる 5 ドデシル硫酸ナトリウム (SDS) 水溶 液は,Ⅲ型にあてはまる。 液は、Ⅲ型にあてはまる。 17 1 レシチン 2 ラウリル硫酸ナトリウム 3 ラウロマクロゴール 4 ベンザルコニウム塩化物 5 ソルビタンセスキオレイン酸エステル 18 1 cmc 2 曇点 3 クラフト点 4 乳化作用 5 殺菌作用 19 20 1 直径10-5-6~10 ~10-3-9cm m (1 mm~ 1 nm)の粒子が分散媒に分散してい 直径10 の粒子が分散媒に分散している溶液を、コロ る溶液をコロイド溶液という。 イド溶液という。 2 2 コロイド粒子のブラウン運動は,コロイド粒子自身の反発によ コロイド粒子のブラウン運動は、コロイド粒子自身の熱運動に る。 よる。 3 3 親水コロイドは,溶液中の電解質濃度を高くすると安定化する。 親水コロイドは、溶液中の電解質濃度を高くすると安定化する。 塩析がおこる。 4 4 疎水コロイドに少量の電解質を添加すると凝析が起こる。 疎水コロイドに少量の電解質を添加すると、塩析が起こる。 5 HLBが7より小さい界面活性剤を用いると、安定な が7より小さい界面活性剤を用いると,安定な w/o w/o 型エ 型エ HLB マルションが生成する。 マルションが生成する。 21 1 蒸気圧 2 沸点 3 凝固点 4 表面張力 5 浸透圧 22 11 -2 m cm = 10-1 22 -6 m mm = 10-3 33 -9 m nm = 10-6 44 hPa = 1032 Pa 55 GBq = 109 Bq 23 mol 1 物質量 物質量 2 熱力学的温度 熱力学的温度 3 光度 光度 cd 4 電流 電流 A 5 振動数 振動数 K Hz = s-1 長さ m 質量 kg 時間 s 24 3 3 国際単位系は基本単位と誘導(組立)単位で構成さ 国際単位系は、基本単位と誘導(組立)単位で構成 れている。 されている。 エネルギー,仕事,熱量の SI 誘導単位には、ジュー エネルギー、仕事、熱量の SI 誘導単位には、ジュー ル J が用いられる。J = N·m = kg·m2·s-2 ル J が用いられる。 力のSI 誘導単位はニュートン Nである。 -2 力のSI 誘導単位は、ニュートン Nである。 N = kg·m·s 4 N 単位の構成 は,N= は、N= J·m J·mである。 である 5 5 電気量,電荷の 電気量と電荷の SI SI 誘導単位はクーロンCである。 誘導単位は、クーロンCである。 C = A·s (1 A の不変電流が1秒間に運ぶ電気量) 1 1 2 2 → N= J·m-1 25 1 N -2) (kg·m·s N 2 -1 N·m-1 N·m 表面張力 3 Pa (N/m Pa 2) 4 Pa·s Pa·s 5 m2·s-1 m2動粘度 ·s-1 CBTの本試験に向けて, がんばりましょう。
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