問題 (088) 144 硫黄は化学的に活性で,多くの元素と化合して硫化物をつくる。 空気中で 硫黄の化合物である硫酸は,以下の方法で工業的に製造される。 まず、硫 点火すると、青色の炎を上げて燃焼して,二酸化硫黄を生じる。 黄を燃焼させ、二酸化硫黄をつくる。 次に酸化バナジウム(V)を触媒として用 いて二酸化硫黄を空気中の酸素と反応させて, 三酸化硫黄とする。生成した 三酸化硫黄を に吸収させて発煙硫酸を得る。 これをbで薄めて濃硫 酸にする。 この硫酸の工業的製法をc という。 XO 同素体 外観 分子の 構成 硫黄 (16族 ) 問1 文中のabにあてはまるもっとも適切なものを、次のア~オ の中からそれぞれ1つずつ選べ。 ア王水 イ希硫酸 オ 濃硫酸 問2 文中のc にあてはまるもっとも適切なものを、次のア~オの中か ら1つ選べ。 ソルベー法 エ 電解精錬 アオストワルト法 イ 接触法 オハーバー・ボッシュ法 問3 硫酸の工業的製法により硫黄が完全に硫酸に変えられるとすると、硫 黄 16.0kgから理論上、質量パーセント濃度98.0%の濃硫酸は何kg得られ るか。 原子量はH=1.00=16, S =32とし、 もっとも近い値を次の ア~オの中から1つ選べ。 ア 49.0 イ 50.0 ウ 96.0 斜方硫黄 かいじょう 黄色, 塊状結晶 ウ 混酸 環状分子 S B しゃほう い おう たんしゃ (解説) 問1,2Sの同素体には,斜方硫黄, 単斜硫黄, ゴム状硫黄 などがある。斜方硫黄を加熱し液体とし、冷水で急冷すると ゴム状硫黄(無定形硫黄) が得られる。 M 1回目 エ 196 オ 200 環状分子 S B ▽ 2回目 ① 水酸化ナトリウム水溶液 鎖状分子S x (千葉工業大) 単斜硫黄 ゴム状硫黄(無定形硫黄) しんじょう 淡黄色, 針状結晶 褐色 (純度が高いと黄色) , ゴム状固体 Sを空気中で燃やすと, SO2 を発生する。 S + O2 → 酸化バナジウム(V) V205を触媒とし, SO2を空気中のO2と反応させると SO3が得られる。 答 はつえん 生じたSO3を濃硫酸に吸収させて得られる発煙硫酸を 希硫酸で薄めて a → SO2 2SO2 + O2 2SO3 濃硫酸をつくる。 SO3 + H2O → H2SO4 せっしょくほう この硫酸の製造法を接触法 という。 Point S O2 問1 接触法 11393 SO2 kgをgに 16.0×10²〔g〕 32[g/mol] 16.0kgに含まれる Sの物質量 O2 [V205] 問3 S原子に注目すれば, Sが最終的にH2SO4に変化したことから, S1mol a : オ からH2SO4が1mol得られることがわかる。 濃度98.0%の濃硫酸がx [kg]生 じたとする。 H2SO4の分子量 = 1.0×2+32 + 16×4 - = 98 なので,次式が成立す る。 SO3 mol(S) よって、x= =50.0[kg] したがってが正解である。 濃硫酸 1 [mol (H2SO4)〕 1 [mol(S)〕 b: イ 発煙硫酸 問2 希硫酸 kgに = x x 103 x で 濃硫酸 ÷98 x [kg] の98.0%濃硫酸 mol (H2SO4) に含まれるH2SO4 の 質量〔g〕 問3 イ 98.0 100 (H2SO4) ?なにやってる? 第8章 無機物質 第8章 無機物質 145