平衡定数と組成

分子物理化学の問題について質問します。

下の表は1000Kでの熱力学データを抜粋したものである。COとH2OからCO2とH2を生成する反応について、下記の問に答えよ。


標準生成ギブズエネルギー
H2 0
CO -201
CO2 -396
H2O -193

エントロピー

H2 166
CO 235
CO2 269
H2O 233

(1)1000Kでの標準反応ギブズエネルギーおよびエンタルピーを求めよ。

標準反応ギブズエネルギー
-2kJ/mol

エンタルピー
-35kJ/mol

(2)1000Kでの平衡定数を有効数字3桁で求めよ。

(3)反応開始前の状態でCOとH2Oがそれぞれ1mol存在すると仮定する。800Kでの平衡定数および組成を有効数字3桁で答えよ。


(1)は解けたのですが、(2)、(3)がよく分かりません。どなたかお分かりの方、よろしくお願いします。

No.3 ベストアンサー 回答者： jamf0421 回答日時： 2009/08/02 14:13

No2です。

計算間違いに気付きました。
>lnK=-ΔH/RT+Const...(4)
>即ち
>0.24056=-35000/(R*1000)+Const
>ですから
の数値を入れた式は正負が違ってました。<m(__)m>
0.24056=35000/(R*1000)+Const
Const=-3.969
でした。済みません。以下間違っておりまして800Kでは正しくは
lnK=35000/(R*800)-3.969
lnK=1.293
K=3.644
これから反応量をだすと
a^2/(1-a)^2=3.644
より
a=0.656
となります。原系が0.344モル残って、生成系が0.656モルできることになります。お詫びして訂正します。

この回答へのお礼

とても丁寧な説明ありがとうございました。
理解できました。

お礼日時：2009/08/02 15:00

No.2 回答者： jamf0421 回答日時： 2009/08/02 13:30

数値に単位がありませんがGibbs EnergyがkJ/molでEntropyがJ/mol・Kで書かれているのですね。

Gibbs Energy変化が-2 kJ/mol、Entropy変化が-33 J/mol・KですのでEnthalpy変化はΔG=ΔH-TΔSより-35 kJ/molになりますね。
ここまでわかっているのでしたら
-ΔG/RT=lnK...(1)
より、lnK=0.24056、K=1.272となります。
問題は（3）で、平衡になるまでにa molずつ反応したとすれば平衡定数は
K=[a][a]/[1-a][1-a]...(2)
となります。一方
(∂lnK/∂T)_p=ΔH/RT^2...(3)
から
lnK=-ΔH/RT+Const...(4)
即ち
0.24056=-35000/(R*1000)+Const
ですから
Const=4.4503
となります。これを(4)に入れると
lnK=-35000/RT+4.4503
となり
lnK=-0.81188
K=0.444...(5)
これを(2)に代入してaについて解くと
a=0.4を得ます。有効数字3桁でも0.400になると思います。原系が各0.6 mol、生成系が各0.4 molです。

No.1 回答者： tom11 回答日時： 2009/08/02 09:09

こんにちは、

(1)が解ければ、

(2)は

ΔG。= -RT*ln(K)

から、平衡定数Kが求まると思います。

(3)は
上記の式から、平衡定数を求めて、
平衡定数から、組成が出ると思います。

ちなみに、勘違いかもしれませんが。
(1)のエントロピーの数値、計算違いしていません。？？
私の計算では、-33になりますが。
私の勘違いかな。？？