高校化学のオストワルト法を分かりやすく解説!まとめた式や、反応式や触媒、ポイントも


オストワルト法の勉強法と覚え方のコツ!

 

オストワルト法とは?

 

オストワルト法は、白金触媒を用いてアンモニアNH₃を酸化させ硝酸HNO₃を作る工業的製法のことをいいます。

ドイツの科学者オストワルトが1902年に完成させました。

オストワルト法で硝酸を作るには、アンモニアと酸素と水が必要です。

 

オストワルト法での硝酸の作り方は、

①白金触媒を使って800℃でNH₃を酸化させてNOに

②NOに酸素O₂を反応させてNO₂に

NO₂を水に溶かして硝酸を作る

の3工程です。

 

このオストワルト法の反応を式で表すと次のようになります。

4NH₃+5O₂→4NO+6H₂O・・・①

2NO+O₂→2NO₂・・・②

3NO₂+H₂O→2HNO₃+NO・・・③

 

この式は、さらにまとめることができます。それは次の式となります。

NH₃+2O₂→HNO₃+H₂O

 

この式の求め方を説明していきます。

①,②,③で出てくるNOやNO₂ですがこれらは副産物であり必要のないものです。

なので、NOとNO₂が消えるように計算していきます。

 

はじめに②と③にあるNO₂を消します。

②×3そして③×2をして二つを足してください。

そうすると次の式になります。

4NO+3O₂+2H₂O→4HNO₃.・・・④

 

今度は①と④を計算します。①と④を足してください。

そうすると以下の式が出てきます。

4NH₃+8O₂→4NHO₃+4H₂O

 

この式の両辺を4で割ると以下のようになります。

NH₃+2O₂→NHO₃+H₂O

これがオストワルト法をまとめた式となります。

注意ですが、③のNOは②で再利用されています。

無駄に出てきたものと思わないでください。

 

オストワルト法のポイントは、「触媒で白金を使うこと」と「800℃という温度」

白金がないと

4NH₃+3O₂→2N₂+6H₂Oという反応になってしまい、アンモニアは窒素になってしまいます。

オストワルト法で必要なのは一酸化窒素なので触媒の白金が必要となります。

 

また①の反応は吸熱反応です。

温度を上げると温度を下げようとして平衡が右に移動します。

そうすることで反応が早く進みます。

そのために、高温の状態下で反応を進める必要があります。

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オストワルト法の勉強方法と試験のポイント

 

オストワルト法の勉強法ですが、ノートにまとめて進めていくのがオススメ。

書くことによって自然と覚えることもできますし、復習するときに見返すのも楽になります。

オストワルト法の試験のポイントは反応式。

反応式をわかっていると硝酸の作り方がわかります。

 

覚えるのは次の3つ。

①4NH₃+5O₂→4NO+6H₂O(白金触媒・800℃)

②2NO+O₂→2NO₂

③3NO₂+H₂O→2HNO₃+NO

 

試験では、オストワルト法の説明文を穴埋めする問題が出ます。

式だけでなく白金触媒や800℃という箇所も覚えましょう。

また、オストワルト法でHNO₃が何molできるかという問題が出ます。

この問題を解くポイントが反応式です。

 

①、②、③を計算してまとめた式である④の

NH₃+2O₂→HNO₃+H₂O

が必要となります。

この式は覚える必要はありません。

①、②、③を覚えておいて必要な時に式を作りましょう。

mol計算で大切なのは係数です。

オストワルト法ではNH₃とHNO₃の係数が同じなので

NH₃1molでHNO₃1molが生成できます。

係数が同じなので計算する必要がないですね。

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オストワルト法のまとめ

 

オストワルト法は工業的製法の中でも重要なポイントの1つです。

試験でも出てくる、オストワルト法の問題を一通り解くことも大切です。

覚えることは少ないので頑張りましょう!





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