ルシャトリエの原理と平衡移動 大学入試範囲

大学入試範囲です

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まず前提として、自分はこう理解しています。
ルシャトリエの原理＝平衡に達している系において、系の示強変数に変化を加えると
　　　　　　　　　　　　　系はその示強変数の変化を打つ消す方向に変化する

示強変数　定義は難しかったので覚えていません　濃度、圧力、温度など

示量変数　定義は難しかったので覚えていません　物質量　質量　体積など
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「問題
黒鉛と二酸化炭素を密封容器に入れ高温にすると一酸化炭素が生じ
次の熱化学方程式:C（固)＋CO2＝2CO-150kJ
で示される平衡状態になる。
以下の操作を行った場合、平衡は「右へ移動」「左へ移動」「不変」のいずれとなるか。
ただし黒鉛の体積は容器の体積に対して無視できるとする。


（1）体積一定でCO2を加える
（3）体積を1/2にする
（4）圧力を二倍にする　　　　　　　　」

ちなみに答えはそれぞれ右へ移動、左へ移動、左へ移動です





質問1
「○○を××する」　という操作があったときには、「○○」が変るだけではなく
○○の変化が引き起こす他の変化も考慮するんですよね？

例：「体積を2倍にする」　「体積」が二倍になるのはもちろんのこと、
それにともない濃度も変ったとみなす
気体の状態方程式より圧力も変化している（可能性がある）
気体の状態方程式より温度も変化している（可能性がある）


質問2
「Xを一定にしてYをZする」という操作があった時には
「Y」が変るだけではなく
Yの変化が引き起こす他の変化も考慮し
しかしその際にはXは一定とみなす　
んですよね？

例：「濃度を一定にして、体積を二倍にする」　体積が二倍になるのはもちろんのこと
気体の状態方程式より圧力も変化している（可能性がある）
気体の状態方程式より温度も変化している（可能性がある）

No.1 回答者： aries_1 回答日時： 2012/07/17 01:02

難しく考えすぎです。

基本的にルシャトリエの法則を考えるときは、気体の状態方程式等は持ち出さず、変化したものについてのみ考えればいいです。
例えば、体積を2倍にしたと書いてあったら、体積変化以外は無視して、単純に「気体が存在できる空間が2倍に広がったので、気体の粒子数を増やす方向に平衡が移動する」と考えればいいんです。
また、温度を上げた(下げた)と書いてあれば、温度変化以外は無視して、温度が下がる(上がる)方向に平衡が移動すると考えればいいんです。

No.2 回答者： malaytrace 回答日時： 2012/07/17 12:05

>例：「体積を2倍にする」　「体積」が二倍になるのはもちろんのこと、

>それにともない濃度も変ったとみなす
>気体の状態方程式より圧力も変化している（可能性がある）
>気体の状態方程式より温度も変化している（可能性がある）

ルシャトリエの原理で「濃度」変化を考えるのは、平衡が成り立っている時に、平衡に関与する特定の物質・イオンの濃度だけが変化するような場合、すなわち特定の物質が加えられたか除去された場合です。気体反応で体積変化の条件が与えられた場合は、圧力変化と捉えます。通常、温度は一定という条件が与えられます。どうしても濃度で考えたい場合は、質量作用の法則で（やはり温度一定の条件が必要）考えましょう。

>例：「濃度を一定にして、体積を二倍にする」　体積が二倍になるのはもちろんのこと
>気体の状態方程式より圧力も変化している（可能性がある）
>気体の状態方程式より温度も変化している（可能性がある）

まずその物質を加えないと「濃度を一定にして、体積を二倍にする」の条件を満たせません。温度については上と同じです。温度変化を考えると平衡定数自体が変わりますから、通常温度変化はそれだけで考えますね。