次の大問2つを解いてください。

1.SO3→SO2+(1/2)O2の反応が平衡に達した

(1)SO3の解離度をXとすると平衡時のSO2と(1/2)O2はそれぞれ何モル存在するか。
 (2)全圧Patmのときの平衡定数KとX、Pとの関係式を求めよ。
 
2.反応速度について

 (1)N2O5の熱分解反応 N2O5→2NO2+(1/2)O2 は典型的な一次反応である。温度T[K]を変えて反応速度定数k[1/s]をもとめ1/Tを横軸にlnkを横軸にとり両者の関係を図に示すと勾配が -1.22×10^4[K] の直線が得られた。反応の活性化エネルギーを求めよ。ただし、R=8.31[J/Kmol]
 (2)上記の反応の318Kにおける反応速度定数は 4.98×10^-4[1/s] であった。半減期を求めよ。

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A 回答 (4件)

 最初の一問目だけ解答を書きます。



    SO3 → SO2 +1/2O2
反応前  1モル   0モル   0モル
X=0.2 0.8モル   0.2モル 0.1モル
X=0.4 0.6モル 0.4モル 0.2モル

 こんなイメージになるのは判りますか?とすれば、Xについて一般式を書くと、次のようになりますね。

    SO3 → SO2 +1/2O2
X=X (1-X)モル Xモル X/2モル

 理工系の非化学専攻の学生さんでしょうか?理工系なら、この位は自分で解けるように頑張ってください。文系の方なら、化学が苦手でも気にしないで下さい。できなくても死にはしません。ただ単位は諦めなくてはならないかもしれませんが。(~_~!)
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この回答へのお礼

経営工学の学生さんです・・。どうして経営工学で化学が専門科目に入ってんだよ!って感じです。落としたら留年です・・。物理受験だったのできついっす。ありがとうございました。またよろしくお願いします。

お礼日時:2001/07/21 12:11

 


1問目に関しては HIMADESU さんの丁寧な解説(HIMADESU さん,お書きのものは解答じゃないですよね)がありますので,私は2問目の解説を。

(1)について
HIMADESU さんがお書きのアレニウスの式はわかりますか。ln(k) = ln(A) - Ea/RT(Ea: 活性化エネルギ-)の形をしています。

この式と,1/T を横軸に ln(k) を縦軸にとり図示して得られる直線の式を比べて下さい。Ea の求め方は分かりますね。

(2)について
このはんのうは一次反応ですから,N2O5 の消失速度 (-d[N2O5]/dt) は k[N2O5] (mol/s) ですね。ですから,N2O5 の初期濃度を [N2O5]0 とすると,[N2O5]t = [N2O5]0・e^(-kt) です。

半減期ですから,[N2O5]t = (1/2)・[N2O5]0 ですね。あとは計算だけですね。


これは何の問題でしょうか。普通に考えれば「物理化学」ですが,教科書は御覧になりましたか。この程度の事は教科書にきちんと説明がのっているでしょうし,類似問題もあると思います。ちなみに,「アトキンス 物理化学要論 第2版」(東京化学同人)では,お書きの反応を例として,反応速度の説明がなされています。

 
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この回答へのお礼

化学の授業の問題です。これは物理化学なんですかー知らなかった。この授業教科書ないんですよ・・。先生が作ったプリントでやるので、不親切この上ないんすよね。例題とかないし。そのアトキンスのなんとかっていう本探してみます。ありがとうございました。

お礼日時:2001/07/21 12:08

 


HIMADESU さんの親切な回答がありますので蛇足ですが。

1.の(1)は最初の SO3 が何モルあったかが判らないと,平衡時の SO2 と (1/2)O2 がそれぞれ何モル存在するかは判りません。

問題には書かれてないようですが。

 

この回答への補足

最初のSO3は1モルって問題に書いてありました。私のうつしまちがいです・・。

補足日時:2001/07/18 10:38
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 答えをお教えするのは簡単なんですが、それでは何の意味もなさそうなので、ヒントだけ教えます。



1.平衡濃度の問題
(1)は、適当なXの値、例えば0.2の時、どうなるかを考えてみてください。これで判らなければ,他のケース、例えばX=0.4の場合を考えてみてください。2つも考えれば、一般的なケースを式で表すのは簡単でしょう。
(2)は、平衡定数の式に、それぞれの分圧をP1,P2,P3とでも仮おきし、全圧Pと(1)の答えを代入して下さい。後は数式を整理するだけです。
2.反応速度の問題
(1)は、アレーニュウスの式の問題です。アレーニュウス式は、本当に基本的な式ですから、調べて下さい。この式の傾きの項が、活性化エネルギーと関係があるので、この式さえ判れば、掛け算・割り算で解ける問題です。
(2)は、一次反応速度の問題ですね。
 -d[N2O5]/dtが[N2O5]の濃度に比例し、その比例定数が、反応速度定数です。この式を書いて、t=0の時[N2O5]=1,t=t1の時[N2O5]=0.5の条件で積分すれば、半減期がt1として求まります。尚、正しくはt=0の時[N2O5]=C1,t=t1の時[N2O5]=C1/2として求めるのですが、途中でC1が消えて同じ結果となります。

この回答への補足

自分でも解いてみましたがあってるかどうかわかりません。できたら答えをかいといていただければ助かります・・・・。私はほんとに化学音痴で困ってます。1番は最初のSO3は1モルと問題に書いてありました。うつしもれです。

補足日時:2001/07/18 10:40
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ですよね。なのにこのとおりにやったらおかしくなる問題にあたりました。わからず困っています。

N2O4→2NO2で、容器の体積は0.061(L)です。この中で反応させます。
N2O4の解離度をαとして、はじめN2O4を0.002mol用意しておきます。
かい離後はN2O4が0.002(1-α)、NO2は0.004α[mol]ですので
まずKpを求めます。全圧を1.013×10^5(Pa)で

Kp={1.013×10^5×0.004α/0.002(1+α)}/{1.013×10^5×0.002(1-α)/0.002(1+α)}=4.052×10^5α^2/(1-α^2)

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いったいどういうことなのでしょうか。
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お願いします。

平衡定数K=圧平衡定数Kp×RT^(反応物の係数の和ー生成物の係数の和)
ですよね。なのにこのとおりにやったらおかしくなる問題にあたりました。わからず困っています。

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N2O4の解離度をαとして、はじめN2O4を0.002mol用意しておきます。
かい離後はN2O4が0.002(1-α)、NO2は0.004α[mol]ですので
まずKpを求めます。全圧を1.013×10^5(Pa)で

Kp={1.013×10^5×0.004α/0.002(1+α)}/{1.013×10^5×0.002(1-α)/0.002(1+α)}=4.052×10^5α^2/(1-α^2)

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Aベストアンサー

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よろしくお願いします

Aベストアンサー

>②ではOH-の濃度がある程度濃くならないとNH3とH2Oが出て来ない
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②の反応は平衡定数が非常に小さいので、実際に平衡定数から計算したり精密な分析をすると、反応して生成するNH3やH2O(水は①の反応物と区別は付かないですが)は極少量できます。
問題では、①の反応の方が平衡定数が圧倒的に大きいので、最初は全て①にOH-が使われていると便宜的に考えているのですね。


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