容積を自由に変えることのできるピストン付きのシリンダー内に12gの四酸化二窒素を入れ、いろいろな条件で二酸化窒素への解離反応について調べた。

問1 27℃で容器を2.0Lに保ったところ、平衡での全圧は2.0atmとなった。このとき四酸化二窒素の何%が解離しているか?

問2 問1の平衡におけるそれぞれの分圧を求めよ、、

問3 平衡定数を求めなさい

問4 温度27℃、全圧0.2atmの時の分圧を求めなさい

問5 温度を67℃に上げたとき、四酸化二窒素の56%が解離した。全圧を2atmに保つときシリンダーの容積は何Lか

という問題なのですが、、問1でいきなりつまずいてしまいました。
問1がわかれば、問2と問3はわかりそうなのですが、
問1を最初PV=NRTで計算してみたところで止まってしまいました。。
教えて下さい、 よろしくお願いします。

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A 回答 (2件)

考え方は間違っていませんが有効数字の取り方に問題があるようです。


>最初のモル 12/92=0.13 平衡時 n=4/24.6=0.16
としていますが、最終的な答えが2桁の精度を要求されている場合は、途中経過の計算においては3桁は取りましょう。
12/92=0.130434783…≒0.130
(2.0×2.0)/[0.0820×(273.15+27.0)]=0.162520366…≒0.163
※27℃≒300K(絶対温度:ケルビン)としても良い。
この値を使えば
α=0.253…
となりますので、選択肢の「25%」が正解であると思います。
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この回答へのお礼

ありがとうございました。。

お礼日時:2002/02/10 21:08

>問1を最初PV=NRTで計算してみたところで止まってしまいました。


シリンダー内の全mol数(N)は求めたんですね?
ではこのNが最初に入れた「12gの四酸化二窒素」のmol数N0と、解離した割合をxとおくと、以下の関係があることは解りますか?
N=N0・(1-x)+N0・2x
※この式の意味がわからなければ値をいれただけでは意味がありませんので、理解できなければ補足してください。

問1:xが解れば楽勝ですね。
問2:分圧=全圧×mol分率ですね。(解離後のそれぞれのmol数は求まっています)
問3:「平衡定数」の定義に当てはめてみましょう。
とここまでは解っているみたいですが、次に
問4:温度が一緒ですから解離定数が等しくなります。

問6:「56%が解離した。」と言うことは解離後の全mol数がわかりますね。

この回答への補足

回答ありがとうございます。
式の意味はわかりました。。最初と平衡状態の全圧で結んでるんですよね
計算してみたんですが
最初のモル 12/92=0.13 平衡時 n=4/24.6=0.16
0.16=0.13(1-α)+0.13×2α ですよね
そうすると α=0.2307 と出てくるのですが、
選択肢の中の解離した四酸化二窒素の%は12%19%25%37%46%69%
となっているのですが、たぶん僕がどこかで、式のたて間違っていると思うので、
どこがいけないか、指摘して ください。
できれば、朝までに回答がほしいので、
これを見ていてわかる方、お時間があれば指摘してくださるとありがたいです。
よろしくお願いします。。  

補足日時:2002/02/10 03:50
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Q平衡定数の求め方

平衡定数を求める問題です。
授業でNaOHとCH3COOHの反応における平衡定数の求め方を習いました。平衡定数を求める式より
K=[CH3COO-][Na+]/[CH3COOH][Na+][OH-]
となり分母分子に[H+]をかけてKa/Kw=10^-5/10^-14=10^9と求めました。
これについては納得できたのですが、HClとNH3の反応における平衡定数はどのように求めたら良いのか分かりません。分母分子に[H+]をかけても水のイオン積は出てきませんよね?
基本的な問題かと思いますが、解き方を教えて下さい。回答よろしくお願いします。

Aベストアンサー

酢酸ナトリウムの場合は:
CH3COOH+ Na+ + OH-→CH3COO- + Na+
ですね。
アンモニアを塩酸と反応させると(塩化水素と反応させてはいけません)
H+ + Cl- + NH3→Cl-+NH4+ ですから
K=[Cl-][NH4+]/[H+][Cl-][NH3]
という式になります。今度は掛ける物は[OH-]でしょう。
m(_ _)m

Q二酸化窒素と四酸化二窒素の混合気体における平衡

N2O4 = 2NO2 - 57.2kJ

「圧力一定」でこの混合気体を「加熱」すると、
上の正反応は吸熱反応だから、平衡が右に移動してNO2の物質量が増加します。
また、「温度一定」でこの混合気体を「加圧」すると、
総物質量が減少する方向、つまり左に平衡が移動します。

では、「体積一定」でこの混合気体を「加熱」する場合はどう考えたらよいのでしょうか?
「加熱」に関しては平衡は右に移動しますが、
「体積一定」だから「加熱」⇒「加圧」となり、
平衡を左へ移動させる要素も「加熱」の中に含まれていることになります。
「加熱」と「加圧」、どちらの影響が強くなるのでしょうか?

ちなみに私が出くわしたこのタイプの問題の答えでは、
「吸熱反応の向きに平衡移動する」
と、「圧力一定」の時とおそらく同じであろう説明が書かれていました。

Aベストアンサー

結論としてはわかりません。

「例えば、日本ハムからダルビッシュが抜けてイチローが加入したら
勝率は上がるか下がるかどちらでしょう」
という問題と同じです。
松阪が加入してイチローが加入するのならば答えは簡単です。
しかし、お互いにファクターが違うもので逆向きの要素があるので、
どちら影響が大きいのかを判定しなければ答えはでません。

しかしながら、野球では一般にピッチャーの方が鍾愛に当てる影響は
大きく、勝率は下がると思われます。同じように、化学平衡の問題
では、温度の方が影響が大きいことが多く、NO2は増えると思います。

Qイオン積

イオン積

化学反応A+B←→C+D
の平衡定数をKとすると

K=[c][d]/[a][b]
となりますよね

ここで素朴な疑問なのですがなぜ積の形をとるのですか?
足し算ならまだ感覚的にわかる気がします

大学一年理系の私にわかるように説明してほしいです

お願いします

Aベストアンサー

#2にあるような出会いの頻度で考えるという説明が良くされます。
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でも出会いで考えるのであれば反応機構が関係してきます。
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Aベストアンサー

>換気さえ行っておれば、900℃まで加熱しなくても
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ナノテクノロジーです。^^


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