平衡 一酸化窒素の生成

質問

化学の問題を教えてください。

1/2N2 + 1/2O2 → NO...(1)

25℃、1.0×10^5Paで10Lの密閉容器に窒素と酸素を1:1のモル比で入れる。
その後、容器を1250℃にする。
容器内の圧力は何Paになるか。
ただし(1)の化学平衡だけが成り立っているとする。混合気体は理想気体である。

答えは5.1×10^5Paで、解けました。

先ほどの操作を行った際、容器内に生成した一酸化窒素の分圧を求めよ。
1250℃における平衡定数は3.7×10^(-3)である。

答えは9.4×10^2Paです。
二つ目の問題の解き方を教えてください。よろしくお願いします。

回答No.1

phosphole · ベストアンサー

解答の前に確認させていただきたいのですが、質問者さんは、この化学平衡において反応（および逆反応）が起こっても気体分子の総モル数は変化しない、ということはお分かりなのですよね？そうでないと、この問題文から全圧を即座に出すことはできないはずです。

解答に入ります。
上述のとおり、既に平衡式は建てられているはずですので、そこは飛ばします。
また、本問題において、化学種の濃度と分圧は等価に扱って良いので、平衡定数も圧平衡定数として扱います。

K = P(NO)/{sqrt[P(N2)]*sqrt[P(O2)]} = 3.7*10^-3
となりますが、ここでN2, O2の初期圧（平衡移動する前の圧力）をp, 平衡移動によって減少した分の圧力をxと置くと、
P(N2) = P(O2) = p-x
P(NO) = 2x
となりますので
K = (2x)/(p-x) = 3.7*10^-3
です。
このままでは解けませんが、上で系の全圧は一定になることを求めているので、それを使うと
2p = 5.1*10^5Pa
という条件が出ます。

これを上の式に入れると
2x/{2.55*10^5 Pa -x) = 3.7*10^-3
これを解くと
(2 + 3.7*10^-3)x = 3.7 * 2.55 * 10^2 Pa
となります。あとはP(NO) = 2xを求めるだけです。
まともに計算しても良いですし、「２」に比べて「3.77*10^-3」はずっと小さいからネグっても良いです。答えはほとんど変わらないでしょう。

お礼

詳しい回答、どうもありがとうございました。