考え方を教えてください

「体積が一定の密閉容器に二酸化窒素をとり、一定温度で保つと、二酸化窒素の40％が反応して四酸化二窒素となり、平衡状態に達した。このときの容器内の圧力は1.0×10＾5Paであった。この温度における圧平衡定数Kpを、有効数字２桁で単位をつけて答えよ。」
という問題について

解答は4.4×10＾－6/Paなのですが、この答えの導き方を教えてください。

No.1 ベストアンサー 回答者： yhr2 回答日時： 2024/03/03 18:05

密閉容器には何もないところに「二酸化窒素」だけを入れたのですね？

だとすれば、二酸化窒素と四酸化二窒素の平衡の式は

　2NO2 ←→ N2O4　　　①

です。
最初に入れた NO2 のモル数を M [mol] とすると、そのうち 40% が N2O4 になるので、平衡後は
　NO2：0.6M [mol]
　N2O2：0.2M [mol]
ということになります。

この平衡後の混合気体の圧力が 1.0 × 10^5 [Pa] なので、各々の分圧は
　NO2：1.0 × 10^5 [Pa] × 0.6M [mol] / (0.6M + 0.2M [mol])
　　　= 7.5 × 10^4 [Pa]
　N2O4：1.0 × 10^5 [Pa] × 0.2M [mol] / (0.6M + 0.2M [mol])
　　　= 2.5 × 10^4 [Pa]

あとは、定義に従って「圧平衡定数」を求めればよいだけ。
①式の圧平衡定数は、その一定温度で、各々の分圧を [ ] で書けば
　Kp = [N2O4]}/[NO2]^2　　　　　　②
ということになります。

これに上記の値を代入すれば
　Kp = 2.5 × 10^4 [Pa] / (7.5 × 10^4 [Pa])^2
　　= 0.044444･･･ × 10^(-4) [1/Pa]
　　≒ 4.4 × 10^(-6) [1/Pa]

この回答へのお礼

助かりました。ありがとうございます。

お礼日時：2024/03/03 22:14