専门科目午後14大修-化学环境学専攻.PDF

専門科目（午後）　　　　　　　　 １5 大修 化学環境学　　　　　　　　　 午後１時３０分～４時 注意事項 １　次の１１題の中から４題を選んで解答せよ。解答する問題は４題を越えて 　　 　　はならない。 ２　解答は１題ごとに別々の解答用紙に記入せよ。解答用紙の最初の２行を空 　　け，３行目から記入すること。 ３　解答用紙には１枚ごとに受験番号と問題の番号を記入せよ。 ４　空欄を埋める形式の問題に解答する場合は，答案用紙に欄の記号または番 　 　　号とそれに対応する答えを共に記入せよ。 ５　答案用紙の裏を使用する場合は，上１／３は余白とすること。 1. 以下の問に答えよ。 [1] ( a ) ~ ( f )に当てはまる語句・文章を語群(ア)～(サ)から選べ。ただし同じ語句・文章を 2 度選べないとする。 　ファラデーは表面触媒反応の第一段階は( a ) ではなく、 ( b )であると考えた。吸着の内、吸着分子と表面サイトとの相互 作用が 20 kJ mol–1 以下のファンデルワールス力によるものを ( c )吸着、一方、両者が250 ~ 500 kJ mol–1 の共有結合やイオン 結合で結ばれているものを( d )吸着という。吸着を右図のように 単純なモデル化してみる。吸着する分子AB と表面サイトとの ( e ) （右図の横軸x ）について、分子が受ける引力をポテンシャ ルエネルギーとして曲線を描く。( e )が大の場合から描いていく と、まず物理吸着の浅い極小に達する。この曲線と解離したA, B の化学吸着についてのポテンシ 理吸着から化学吸着へ移行する際の山の高さは( f )エネルギーと見なせる。 語群：(ア)化学、(イ)物理、(ウ)表面への反応分子吸着、(エ)局所的な反応物濃度増加、(オ)零点、 (カ)活性化、(キ)井戸型ポテンシャル、(ク)距離、(ケ)角度、(コ)立体角、(サ)二面角 [2] 一酸化炭素分子（CO）の金属表面への吸着を考える。CO 圧をPCO 、表面サイト数N 、このうち CO に占有されるサイトの割合をθ 、吸着・脱離の速度定数をそれぞれk 、k として、吸着および CO a b 脱離速度式を書け。吸着の際、CO 結合は解離しないものとする。 [3] 吸着平衡では、吸着・脱離速度が等しくなる。これより、[2]の場合について吸着等温式を導け。 このときka / kb は平衡定数KCO となる。 [4] 金属表面への酸素分子（O ）の解離吸着の場合、O 圧を 、平衡定数を 、O 原子に占 2 2 P K O2 O2 K P 有されるサイトの割合をθ とすると吸着等温式は O 2 O2 となる。CO は解離しないものと O θ O 1+ K P O O 2 2 して、 CO とO2 ガスが共存する場合、CO とO が競合して吸着することを考慮すると K P K P θ