内容積を自由に変えることのできる密閉容器に, n[mol]の四酸化二窒素N2O4を入れて56[°C], 0.540[atm]に保ったところ, 次の解離反応がおこり平衡状態に達した.
N2O4⇄2NO2
このとき体積はV[L]であった.
問
この実験を次のa~eのように条件を変えて行うと, 平衡状態における四酸化二窒素の解離度α, 二酸化窒素のモル濃度[NO2]はそれぞれ上記の実験と比べてどうなるか. 上記の実験の場合より大きくなる場合は(↑), 小さくなるときは(↓), 変わらないときは(→), ここに与えられた条件だけでは決まらないときは(?)と記せ. ただし上記の実験は吸熱反応である.
a~eにおいて
(1)は, はじめにいれる四酸化二窒素の量
(2)は, 温度
(3)は, 全圧または体積
を表す.
a
(1)n[mol]より増やす
(2)56[°C]のまま
(3)全圧を0.540[atm]のまま
b
(1)n[mol]より増やす
(2)56[°C]のまま
(3)体積をV[L]のまま
c
(1)n[mol]のまま
(2)56[°C]より高くする
(3)体積をV[L]のまま
d
(1)n[mol]のまま
(2)56[°C]のまま
(3)体積をV[L]より小さくする
e
(1)n[mol]のまま
(2)56[°C]より高くする
(3)体積をV[L]より小さくする
解答
解離度, 濃度の順
a(→), (→)
b(↓), (↑)
c(↑), (↑)
d(↓), (↑)
e(?), (↑)
c,eの濃度[NO2]が解答と合いません.
圧平衡定数をKp, 濃度平衡定数をKc, 全圧をPとすると
Kp=[{2nαP/(1+α)n}^2]/{(1-α)n/(1+α)n}P=(4α^2)P/(1-α^2)より
α=√{Kp/(4P+Kp)}ー(ア)
Kc=([NO2]^2)/[N2O4]より
[NO2]=√{Kc(1-α)n/V}ー(イ)
また, Kc={(2nα/V)^2}/{n(1-α)/V}=(4nα^2)/V(1-α)ー(ウ)
cについて
温度を上げるのでKcは大. n, Vは一定だから(ウ)よりαは大. Kcが大, 1-αが小なので(イ)より, [NO2]は大か小かわからない.
eについて
温度を上げるのでKcは大. nは一定,Vは小だから (ウ)よりαは大か小かわからない. (イ)より, [NO2]も大か小かわからない.
となりました.
定性的に考えると答えにたどり着くんでしょうか?
No.1ベストアンサー
- 回答日時:
αの変化はKcやVの変化と独立ではない、ということがポイントです。
αの変化率はKcやVの変化率と連動している、といってもいいです。
cについて
> Kcが大, 1-αが小なので(イ)より, [NO2]は大か小かわからない.
(ウ)によってKc(1-α)=(4nα^2)/Vなので、Kcが大で1-αが小だとしてもKc(1-α)は大になります。
(イ)を(ウ)に代入すると
[NO2]=2nα/Vー(エ)
解答:αが大、nとVは一定だから(エ)によって[NO2]は大。
eについて
> αは大か小かわからない. (イ)より, [NO2]も大か小かわからない.
αが大か小か分からないのはその通りです。ですけど、αには下限があります。
解答:αが大か小かは分からないが、Vの変化がdとeで同じであれば、(ウ)によってeのαはdのαより大きい。なぜなら、eの温度はdの温度より高く、eのKcはdのKcより大きいから。nとVがdとeで同じであれば、(エ)によってeの[NO2]はdの[NO2]より大きい。よって、dの[NO2]が大なら、eの[NO2]も大。
「Vの変化がdとeで同じであれば」という仮定がしっくりこないのであれば、eを二段階に分けて考えてください。
一段目:温度を56[℃]にして、体積をV[L]より小さくし、平衡状態に達するまで待つ。
二段目:体積を保ったまま、56[℃]より高くし、平衡状態に達するまで待つ。
一段目で、最初の実験よりも、αが小、[NO2]が大になります。
二段目で、一段目のときよりも、αが大、[NO2]が大になります。
αについては、最初の実験 > 一段目 < 二段目 = 実験e
となりますので、最初の実験に比べてαが大きくなるか小さくなるか分かりません。
一方、[NO2]については、最初の実験 < 一段目 < 二段目 = 実験e
となりますので、最初の実験に比べて[NO2]が大きくなることが分かります。
お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!
似たような質問が見つかりました
- 化学 この問題の解き方と答えを教えてください。 問 気体の二酸化窒素は実際には,二酸化窒素(NO2)と四酸 1 2022/12/16 01:33
- 化学 化学の分圧の問題です。お助けください。 2 2022/11/07 22:48
- 化学 化学 モル濃度 フェロセンのアセトニトリル溶液(支持電解質 Bu4N・ClO4 過塩素酸テトラブチル 1 2023/06/23 23:46
- 化学 化学 クエン酸の解離 2 2022/06/08 17:44
- 化学 温度変化に伴う圧力と体積の変化について 2 2022/07/25 17:21
- 物理学 力学について 計算過程を教えてください。 6 2022/05/16 17:22
- 物理学 物理の問題が分かりません。 解説よろしくお願い致します。 ピストンのついた容器に一定量の気体を入れ、 2 2023/06/20 19:46
- 化学 化学基礎 中和滴定の溶液の体積の変化について 3 2022/09/26 17:05
- 生物学 【生命科学】ヒトが1日に消費するATP量?(精度を変えて再計算) 3 2022/10/07 18:48
- 化学 化学平衡について。 この問題の⑵を私は以下のような解き方でしました。 分圧比は物質量比と等しい。化学 1 2022/08/04 09:32
おすすめ情報
デイリーランキングこのカテゴリの人気デイリーQ&Aランキング
-
貿易用語のMT
-
1滴は何mLですか?
-
気体1molは22.4L、液体1molは何L?
-
高校化学について質問です。過...
-
KPi bufferの組成を教えてくだ...
-
面心立方格子から体心立方格子...
-
ピペット1滴の体積
-
化学の問題を教えてください。...
-
混合気体 体積比 意味
-
化学基礎 この問題の答えはエな...
-
モル分率=体積分率に関して
-
300ccと300ミリリットルは違う...
-
燃料電池について
-
窒素ガスの重量の求め方を教え...
-
混合溶液の体積について
-
0°C、1気圧(1.013×10の5乗P...
-
"vigorous stirring"の指標
-
5%の亜硫酸ナトリウム溶液を100...
-
化学に詳しい人に質問です。 22...
-
真空に体積はあるのか?
マンスリーランキングこのカテゴリの人気マンスリーQ&Aランキング
-
気体1molは22.4L、液体1molは何L?
-
1滴は何mLですか?
-
貿易用語のMT
-
47Lの酸素ボンベに14.7MPA...
-
モル分率=体積分率に関して
-
面心立方格子から体心立方格子...
-
半中和点とは?
-
【電気化学】vol ppmってどうい...
-
化学の問題を教えて下さい。
-
分子量の測定(デュマ法?) につ...
-
1molは何m3
-
体積・容積の違いって?
-
1リューベってどれくらい?それ...
-
窒素ガスの充填時の重さの計算...
-
蒸気から水への換算方法を教え...
-
化学に詳しい人に質問です。 22...
-
高校化学で質問です。 体積百分...
-
KPi bufferの組成を教えてくだ...
-
W/V%とは?
-
ppm
おすすめ情報