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オストワルト法の反応式の攻略法:語呂合わせで覚えられる

    ■1段階目

    4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O

    思案(4つのアンモニア)したのに、誤算(5つの酸素)が生じ、死のうと(4つのNO)と6回、お湯(6つの水、温度は800度)を飲む。


    ■2段階目

    NO + O2 NO2


    ■3段階目

    3NO2 + H2O 2HNO3 + NO

    3人のにーさんち(3つの二酸化窒素)、水(水が発生)浸しで、2人は称賛(2つの硝酸)され、1人は農(1つのNO)家を始めたよ。

オストワルト法とは、硝酸をアンモニアから工業的に生産する方法です。

大学受験では「硝酸の各段階の反応式」や「原料からどれくらいの硝酸が取れるか」についてなど、大きめの問題として出題されています。

もし、全くわからなければ大きなハンデを背負うことになるので、しっかりと覚えていきましょう。硝酸をアンモニアから合成するには3段階を経ており、1段階ごとに確認していきましょう。


1段階目

まず原料のアンモニアを過剰量の空気と混合させ、800度に加熱し、白金網を触媒として一酸化窒素を作ります。 以下がこの段階の化学式です。

    4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O

個々の係数は非常に覚えにくいのでゴロ合わせを紹介しておきます。

    思案(4つのアンモニア)したのに、誤算(5つの酸素)が生じ、死のうと(4つのNO)と6回、お湯(6つの水、温度は800度)を飲む。

原料と生成物だけを覚えておいて係数をその場で考えるのもいいですが、意外と時間がかかるのでゴロを覚えてしまった方が楽ですね。 また、800度に加熱して白金を触媒として使うことも重要なので合わせて覚えます。


2段階目

次に一酸化窒素と酸素の混合気体を冷却します。そうすると酸化反応が起こり、二酸化窒素が生じます。 化学反応式は以下の通りです。この段階はシンプルで覚えやすいので、二酸化窒素ができることを覚えましょう。

    NO + O2 NO2

 

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3段階目

発生した二酸化窒素を温水に吸着させ、硝酸が完成します。 二酸化窒素は酸性物質で水に溶けると同時に反応します。 以下が化学反応式です。

    3NO2 + H2O 2HNO3 + NO

ここで、一酸化窒素が再び発生することを忘れないようにしましょう。一酸化窒素が酸化され、水に吸着されると同時に復活します。 ここの係数もややこしいのでゴロ合わせを紹介します。

    3人のにーさんち(3つの二酸化窒素)、水(水が発生)浸しで、2人は称賛(2つの硝酸)され、1人は農(1つのNO)家を始めたよ

硝酸と一酸化窒素の係数を合わせると二酸化窒素の係数になることを覚えておくと、素早く3段階目の式が書けるようになりますね。 1~3段階目の式を合わせて一つの式にしましょう。

    「NH3 + 2O2 HNO3 + H2O」

アンモニアから硝酸を合成する方法は、段階ごとに式や特徴を覚えていくのがいいので、ゆっくり覚えていきましょう。 また、式の意味や考察をしながら覚えると印象に残りやすくなり暗記が進みます。

 

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