Question

おにぎり

(5)のカの求め方がよく分かりません。
あと(６)のオレンジで印のつけてあるv’1>v’2のところで平衡2の方が1よりアンモニアは少ないからアンモニアを分解する逆反応v’2がv’1より大きくなってv’2>v1と考えることもできませんか？

問2 次の文章を読んで, 設問 (1)~(6)に答えよ。
7mol 3mal
窒素 N21.0mol. 水素 H2 3.0molの混合気体を少量の四酸化三鉄 FeO』とともに容
積可変の密閉容器に入れ、 ある温度で反応させると, 式 (1) の反応が起こり, アンモニ
アNH』 が生じた。
2mol
N2 + 3H2 2NH3
チュ
Ett
(1)
2コ
容器内の圧力をP 〔Pa] に保つと、 混合気体中の物質量の比がN: H2: NH3 =1:3:
2になったところで平衡状態となった (平衡状態1とする)。
また,平衡状態における各気体の分圧をPNa. PH, PN4 とすると,圧平衡定数 K, は
式 (2) のようになり, P1 を用いてK を表すと式(3)のようになる。
(PNH) 2
K₁ =
PN2X (PH2 ) 3
ア
[ウ
Kp=
P1
イ
平衡状態1から温度を一定に保ったままで, 圧力を Pi 〔Pa] よりも
設問(5) 空欄
ク にあてはまる整数を記せ。
設問(6) 平衡状態における正反応によるNH』の生成速度を11. 逆反応による NH3
の分解速度をvi', 平衡状態2における正反応による NH3の生成速度をV2,
逆反応によるNH の分解速度を vzとする。また,平衡状態1から平衡状態
2に変化する過程でのある時間における正反応によるNH3 の生成速度を
Ut, 逆反応による NH3 の分解速度を ur' とする。 次の(a)~(c)に示した反応速
度の大小関係を等号もしくは不等号を用いて表せ。
(a)
(b) vi v₂
(C) vt v2
平
1→2
平衡状態では
1→
2
(2)
→正
NH
←反応
(3)
NHD減らす反応の
方が速い
正反と反の亜同じ
ひび
NHS
だんだん NHSの増える
速度
ひこぴ
ひとくひと
ひとつひ
平衡2の方がより
NH
ひょうひ
エ(高い低い) P2 〔Pa] に保つと,平衡がオ(右左に移動し,N2, H2, NH3 の
物質量の比が1
カ 1になったところで新たな平衡状態となった (平衡状態 2
とする)。 P1とP2 の間には式 (4) の関係が成り立つ。
P2=
-P1
(4)
ク
設問 (1) 式 (1) のアンモニアを合成する方法の名称を記せ。
設問(2) 平衡状態1 における NH3 の物質量を有効数字2桁で記せ。
設問(3) 空欄
ア
~
ウ にあてはまる整数を記せ。
設問 (4) 空欄 エ
オ
に括弧内の語句のいずれかを記せ。
い
ひょうひょ

問2 気相平衡
= 0.26
(1)窒素 N2 と水素 H2 を原料に、 四酸化三鉄 FesO4 を
主成分とする触媒に用いて高温、高圧下でアンモニ
ア NH3 を合成する方法をハーパー・ボッシュ法と
いう。
(2) 反応したN2 をx [mol] とすると,
N2
3H2 ← 2NH3
反応前
1.0
3.0
0
変化量
-x
-3x
+2x
平衡時 1.0-x
3.0-3x
2x[mol]
ここで,平衡状態における N2 とNH3 の物質量
の比より,
(1.0-x) : 2x = 1:2
x= 0.50mol
したがって, 平衡状態1における NH3 の物質量は,
=
2×0.50mol : 1.0mol
平衡状態1における各気体の分圧は、 全圧 P1 よ
(3)
り、
PN2
=
P1, PH₂ = P1
6
Kp =
240
=1/2P1,Pt= P1, PNH₂ = 2 P₁
2-6
2
3
×
-P1
物質量の比
M2:Hz:NH3
1:3:2
=
16.
3
P1
-2

(4) 平衡状態1では, N2 NH3=1:2であったのが,
平衡状態2では, N2 : NH3 = 1:1とNH3の割合が
減少している。 これは容器内の圧力が低くなり,
平衡が左に移動したことを意味する。
(5) N2 とH2 の物質量の比は,(1.0-x)
I-
(3.0-3x)
= 1:3で常に一定なので, 平衡状態2では,N2:
H2: NH3 = 1:31 となる。 よって、平衡状態2に
おける各気体の分圧は, 全圧P2 より,
1P2
21
(2)
ほ
(ii)
比
>
3
PN₁ = P2,
=
PH2 -P2, PNH3
5
=
5
Kp =
(1)
1 P₁× (2 P.)
25
= -P2-2
27
1-5
kp=
温度が一定であり, K, は一定なので
16 -2=
-P1-2
252-2
kp=
16p-2
3
27
(
25
P>0, P2 >0より, form 80 Kp = 2 P-2
5
-P
P2=12P1
(6)(a) 平衡状態1から平衡状態2にかけて, 式 (1) の
平衡は左に移動するので, ut u' になる。
(b) 平衡状態1ではv=vi', 平衡状態2では
U2 = v2' である。 NH3 の濃度は平衡状態1のときの
方が大きくなるので,vi'v', したがって
v > v2′ になる。
(c)式(1)の平衡が左に移動し,平衡状態1から平衡状
態になるまでの間, NH の生成速度は徐々に小さ
くなる。 したがって, utv2 になる。
問題Ⅱ
問1炭化水素の性質と反応