化学平衡の法則-圧平衡定数Kp-

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圧平衡定数Kp

下の化学反応のような平衡状態では平衡定数Kと圧平衡定数Kpの関係式が成り立つことが知られている。 

平衡

圧平衡定数Kpとは、気体反応における各成分気体の分圧を、PA、PB、PC、PDとした時に、一定温度で求められる定数のことである。pは各気体の平衡時の分圧の値が入る。

Kp
http://apolympics.weebly.com/

  • PA、PB、PC、PDにはそれぞれの気体の分圧が入る。
  • a、b、c、dは化学反応式の係数が入る。
例題

N2O4は放置しておくと、可逆反応が起こりNOへと解離する。その反応は、下の化学反応式で示される。

N2O4

N2O4をある容器に入れて100℃に保っているとNO2へと解離が起こり、平衡状態に達した。平衡状態における圧力(全圧)を1.0×105Pa、100℃における圧平衡定数Kpを2.0×105Paとした時、N2O4の解離度αを求めよ。

反応前のN2O4の物質量をnとし、解離度をαとする。

平衡時のN2O4の物質量は、はじめの物質量nに解離していない割合(1-a)を掛けることによって求まるので、n(1-α) molとなる。

平衡時のNO2の物質量は、N2O4が1molに対してNO2は2mol生成されるので、2nα molとなる。

各気体の分圧は全圧にモル分率を掛けたものに等しい。全体の気体の物質量は、n(1-α) + 2nα = n + nα = n(1+α)である。よって、各気体の分圧は次の式で求まる。

PNO2

PN2O4

 圧平衡定数の式は次のように立てられる。

Kp

それぞれの分圧の値を当てはめていくと、
 
Kp
 
α=の形に変換すると、

α

全圧は問題文より1.0×105Pa、圧平衡定数Kpは問題文より2.0×105Paなので、それぞれ代入し、関数電卓で計算する。

X = 0.58 

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