Chemistry
Senior High
Solved

化学平衡の問題です。

N2 + 3H3→2NH3

という可逆反応の反応式が与えられてて、

①全圧一定でArを加える。
②体積一定でAtを加える。
それぞれの場合において、平衡はどちらの向きに移動するか、という問題です。

答えを言うと、①:左に移動 ②:移動しない
なのですが、どのように考えればいいのか分からないです。何方か教えて下さる方はいませんか...?

Answers

✨ Best Answer ✨

この問題は分圧を背景にして考えるとわかりやすいですよ。分圧は温度と体積一定なら他の成分を入れても、その気体の分圧は一定という定義が成り立ちます。
まずわかりやすい方の2番から行きましょう。体積一定ではArを加えてもそのほかの分圧は変わりません。なので移動しませんね。
1番ですが、Aやから分、圧力を加えると元々の分の圧力が少なくなる⇒圧力の低下と言い換えることができるため、係数の多い方へ増加します。

淡白ですが、お許しください。一度教科書で分圧の定義を確認する事をお勧めしておきます!分からないことが有れば、気兼ねなくお尋ねください!

ぴーや

Aやから分→Arを加えた分

しじみ

なるほど。①は理解することが出来ました。②についてですが、分圧ではなくArも含めた全体の圧力で考えるのってダメなんでしょうか?(結果的にダメなのは分かりますがダメな理由を知りたいです)その場合、全体の圧力はあがっているから、モル濃度が小さい方向(即ち圧が小さい方向)=右に平衡は移動しないのでしょうか?

ぴーや

まず圧力というのはこの粒子や原子が壁を押す(壁の衝突する)力の事です。体積一定という条件下ではピストン内に存在するアンモニアなどの原子数は変わりませんが、アルゴンが増える分圧力は上がりますが、体積一定なのでアンモニア原子一つ分が壁に衝突する距離は変わりません。なのでそれぞれの分圧は変わらず、平衡移動がないのです。
ゆえに、全圧を頭の片隅に置く分には構いません。その背景にはNH3などの分圧は変わっていませんので。
しかし、背景知識としてArを用いるのは化学反応に無関係であるからです。これが一番重要なのであって、今知りたいのはアンモニアだけを見た時の平衡移動であって、Ar以外の原子を加えてると与えられた化学反応の平衡状態に関与してしまい、また別の話になります。

要するに、Arはその与えられた平衡状態の化学反応式には無関係であるため、全圧として考えなくてもいいのです。これに+体積一定下ではそれぞれの分子、原子の衝突距離⇔原子の衝突する回数⇔原子が壁に衝突するときの力は変わらないので、平衡移動しないという事になります。

また分かりにくければ、おっしゃってください。もっと噛み砕いて説明してみます

ぴーや

Arが電子配置が安定であるため、他の原子と化学反応しないだけであって、用いるものが希ガスならなんでもいいんですよ

しじみ

やっと....貴方のお陰で分かりました...。
態々丁寧に説明してくださってありがとうございました。m(*_ _)m

ぴーや

いえいえです。解答したからには理解させる責任がありますので、お気になさらずですよ。

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Answers

「気体分子は変化が嫌い」
この考え方だけで解けます。

体積一定は、「理想気体だから気体分子自身の体積がない→体積変化は無い」という理由で変化なしです。

圧力一定は、
Arのせいで、元々居た気体分子達の圧力が下がる
→下げられる、すなわち「変化を嫌う」ので自分達の圧力を高めようとする
→よりmol数が多い方に移動する
→係数の和が大きい左に移動
という感じです。

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