高校化学の問題です。 非常に難しいので教えてください。 アルカリ土類金属の炭酸塩(MCO3)を密閉容

高校化学の問題です。
非常に難しいので教えてください。


アルカリ土類金属の炭酸塩(MCO3)を密閉容器に入れ放置すると、一部が解離して以下のような平衡状態になる。このときCO2の圧力は温度だけによって決まり、系の組成には無関係である。この時の圧力をMCO3の解離圧という。
MCO3⇔MO+CO2
いま、MgO,MgCO3,CaO,CaCO3,BaCO3の各0.5molを22.4Lの密閉容器に入れて混合し真空にした後、540℃に保った。容器内の物質が互いに平行に達した時、容器内に下記の物質は何molあるか。
BaCO3,MgO,CO2
有効数字2桁で求めよ。

540℃における解離圧は
MgCO3 99600
CaCO3 40
BACO3 0

質問者からの補足コメント

• 解離圧の単位はPaです。

    補足日時：2016/12/18 13:59

No.1 ベストアンサー 回答者： cruelman 回答日時： 2016/12/11 21:41

正解かどうかは自信が無い。

基本的な考えは下記の通りではないかと思われる。

温度と圧力と体積が解っていれば、気体の状態方程式を利用してMgCO3由来のCO2とCaCO3由来CO2のモル数が求められる。気体の状態方程式の定数Rは気体の標準状態を利用して算出する。
＞CO2の圧力は温度だけによって決まり、系の組成には無関係である
という問題文の条件をごく素直に受け止めるならそういう話になる。
CO2のモル数が解れば、それに応じてMgCO3とCaCO3のモル数が減ってMgOとCaOのモル数が増える。

No.3 回答者： NiPdPt 回答日時： 2016/12/12 10:16

そもそもの話として、解離圧の単位が不明では計算できません。

BaCO3は0.5 molですね。
MgCO3が解離しても、CO2の圧力が40を越えれば、超えた分は全てCaがCaCO3に変化するのに消費されます。しかし、CaOの物質量は、MgCO3と同じなので、CaOの全てがCaCO3になることはあり得ません。つまり、CO2の圧力を40にする必要があるために、それに必要な分だけ、CO2が気体のまま残るということです。

まあ、実際に数値計算しなければわかりませんし、圧力の単位が不明なのでそれはできませんけど、予想としては、最終的なCO2の圧力は40になり、MgCO3は全て解離するでしょう。そして、CO2に関しては、その圧力を40にするのに使われたもの以外は、すべてCaCO3になるんじゃないですか。
なので、MgOはおそらく1.0mol。CO2は圧力、温度、体積から計算できますよね。

No.2 回答者： doc_somday 回答日時： 2016/12/12 02:11

実際にはマグネシウムはアルカリ土類に入れない人が多い、それは解離圧で分かる様にマグネシウムと炭酸化物イオンの結合が弱いから。

この問題でも実際はバリウム、カルシウムの解離は無視しマグネシウム塩だけ考えれば良い。有効数字二桁ではマグネシウム以外の金属イオンは無視出来る。
ここで想い出して欲しいのが、難溶性塩の溶解(度)積及び水のイオン濃度でどちらも平衡を測っていない。
本来は解離平衡の筈だが、有効数字を考えると平衡式を書いても意味が無いので、陽イオン濃度と陰イオン濃度の積だけを問題にする。今回は気体だが話しは同じだ。これを真面目に解離平衡だと考えると、化学は一歩も進まない。