化学平衡の問題です。

炭酸カルシウムは高温で次の平衡状態となり、1100℃での二酸化炭素の圧力は1.2*10^3kPaである。
CaCO3(固)⇄CaO(固)+CO2(気)
バリウムの炭酸塩についても1100℃において次のような平衡状態になり、そのときの二酸化炭素の圧力は2.4kPaである。
BaCO3(固)⇄BaO(固)+CO2(気)
気体は理想気体としてふるまい、容器内の固体の体積は無視でき、使用する容器は耐圧、耐熱であり容器の体積は変化しないものとして次の問いに有効数字二桁で答えよ。(R=8.3kPa/(K•mol))

問1 炭酸カルシウム0.20molと炭酸バリウム0.20molを10Lの容器に入れて25℃で真空密閉状態とした後、容器を1100℃に保った。このとき、容器内の圧力は何kPaになるか。

問2 炭酸カルシウム0.20molと酸化バリウム(BaO)0.20molを10Lの容器に入れて25℃で真空密閉状態とした後、容器を1100℃に保った。このときの容器内の圧力(kPa)およびこの平衡状態において容器内に存在する酸化バリウムの物質量(mol)を求めよ。

という問題です。

問1についてですが、CaCO3がすべて二酸化炭素に分解したときの圧力が227.9kPaで、CaCo3のKp=.1.2*10^3kPaなのでこれは平衡状態になっていない。さらにBaCO3のKp=2.4kPaなのでBaCO3は全く分解できない。よって答えは2.3*10^3kPaである。とのことですが、ここでなぜBaCO3が全く分解できないのかがよくわかりません。確かに、平衡は分解平衡圧に等しくなるまで左に傾くのでしょうが、このときは全く分解しないと見なして良いのでしょうか？

問3に関しては、CaCO3がすべて分解し、CO2が0.20mol生成したところにBaOを0.20mol加えたときを考える。Pco2=2.4kPaを満たすときのCO2のモル数は状態方程式より2.10*10^-3molで、BaCO3生成後のBaCO3の物質量も係数比から2.10*10^-3molである。という回答らしいのですが、まずなぜPco2=2.4kPaを満たすときを考えるのかがわからないというか、この設問自体の理解がよくできないので教えていただきたいです。
長文になってしまいましたがこの二問についてどなたか教えてくださると嬉しいですm(_ _)m

No.1 回答者： doc_somday 回答日時： 2016/10/25 22:15

>ここでなぜBaCO3が全く分解できないのかがよくわかりません。

ヒドイ回答例だなー。これは「全く分解できない」のでは無く、「有効数字二桁」で表わすとBaCO3からのＣＯ2の寄与がCaCO3からのそれの有効数字以下になってしまうので「無視して良い」と言うこと。

No.2 ベストアンサー 回答者： 101325 回答日時： 2016/10/26 18:04

> バリウムの炭酸塩についても1100℃において次のような平衡状態になり、そのときの二酸化炭素の圧力は2.4kPaである。

> BaCO3(固)⇄BaO(固)+CO2(気)

1100℃で二酸化炭素の圧力が2.4kPaよりも小さかったなら、この反応は右向きに進みます。そしてこの反応は、BaCO3が全くなくなってしまうか、二酸化炭素の圧力が2.4kPaになるまでは止まりません。二酸化炭素の圧力が2.4kPaに達するまでBaCO3が分解し続ける、と考えてもいいです。

逆に1100℃で二酸化炭素の圧力が2.4kPaよりも大きかったなら、この反応は左向きに進みます。そしてこの反応は、BaOが全くなくなってしまうか、二酸化炭素の圧力が2.4kPaになるまでは止まりません。二酸化炭素の圧力が2.4kPaに落ちるまでBaOがCO2を吸収し続ける、と考えてもいいです。

問1について：問3と同じように、CaCO3がすべて分解し、CO2が0.20mol生成したところにBaCO3を0.20mol加えたときを考えてみましょう。二酸化炭素の圧力が2.4kPaよりも大きいので、BaCO3(固)⇄BaO(固)+CO2(気) の反応は左向きに進むはずです。ですけど、BaOがありませんから、反応の進みようがありません。かといって右向きに進むわけもありませんから、結局BaCO3は生成も分解もしません。

> 全く分解しないと見なして良いのでしょうか？

はい。全く分解しないです。BaCO3からのCO2の寄与がCaCO3からのそれの有効数字以下になってしまうので「無視して良い」、と言うことではありません。

問3について：問1と同じように、二酸化炭素の圧力が2.4kPaよりも大きいので、BaCO3(固)⇄BaO(固)+CO2(気) の反応は左向きに進むはずです。二酸化炭素の圧力が2.4kPaに落ちるまでBaOがCO2を吸収し続けるので、平衡に達した後は、二酸化炭素の圧力が2.4kPaになっているか、BaOの量が0.00molになっているかのどちらかです。

> なぜPco2=2.4kPaを満たすときを考えるのかがわからない

BaOの量が0.00molになる前に二酸化炭素の圧力が2.4kPaになるからです。もし初めのBaOの量が0.03molだったなら、Pco2=2.4kPaとなる前にBaOの量が0.00molになりますから、答えは 2.3*10^3kPa*(0.20mol-0.03mol)/0.20mol と 0.00mol になります。

この回答へのお礼

丁寧過ぎてほんとうにありがたいです（；＿；）
本当にありがとうございましたm(_ _)m

お礼日時：2016/10/27 19:44