Chemistry
Senior High
Resolved

化学の平衡の問題です。
問10がわかりません。具体的には、解説の一行目の右向きの反応がエントロピーが減少する反応というところがどこから読み取れば良いかがわかりません。
教えていただけたら嬉しいです🙇‍♀️

② (b) 銅と希硝酸を反応させると一酸化窒素 NO が発生する。 NOは無色の気体だが, 2M になる。 空気中ではすぐに酸化されて オ{黄緑 赤褐青緑 } 色の二酸化窒素 NO2 女の 2NO + O2 2NO2 この反応はエントロピーが カ{増加,減少}するので, キ{発熱, } 反応であると予想した。 そこで,生成エンタルピーから上記の反応エン タルピーAH を計算したところク{+114kJ だったので,この予想が 正しいことがわかった。 総介している NO を容積可変の容器に入れた。 容器内の圧力を1.01 × 10Pa, 温度を7℃に 保ったところ, 体積は14.0Lであった。 ここに,NO と過不足なく反応する量の O2 を入れて容器内の全圧を1.01×10Pa, 温度を47℃に保つと, 容器内はNO2と 四酸化二窒素 N2O4 のみとなり, 式 (1) の平衡が成立していた。 このときの容器内の 混合気体の体積は12.8Lであった。 ③ 2NO2 N204 (1) 8 ANA 問7 下線部②の反応をイオンを含まない化学反応式で表せ。 8 オ ク にあてはまる適切な語句を{ }から選択し,記入 せよ。 NO2 問9式(1)の反応の圧平衡定数 K は, 平衡状態における NO2 の分圧をPNo. 〔Pa〕, N20 の分圧を PNao, 〔Pa〕として,次式で表される。 47℃における K, の値を有効 数字2けたで答えよ。 単位も記入すること。 PN20 K₁ = 2 PNOZ GADAS IN 問10 下線部 ③の平衡状態から,圧力一定でゆっくりと温度を上げていった。 容器内 の気体の色の変化を理由とともに60字以内で述べよ。
問10 式(1)の可逆反応の右向きの反応は,エントロピーが減少する方向 だから,エンタルピーが減少する方向, すなわち発熱反応と考えられ る。 したがって, 圧力一定で加熱すると, ルシャトリエの原理により 平衡は吸熱反応の方向, すなわち左向きに移動する。 そのため赤褐色 のNO2 の割合が増えて混合気体の色は濃くなる。

Answers

✨ Best Answer ✨

分子数から推測しているのではないでしょうか。
右向きの反応では2分子が結合して1分子になっているため、乱雑さが減っていると考えることができなくもないかなと思います。高校範囲ではエントロピーをしっかり扱いませんのでその程度の解釈で大丈夫だと思います。

右向きが進みやすい(≒発熱反応)かどうかを判断するだけなら、問題文の条件からも推測できなくはないと思います。
14LのNOを全てNO2にした時、酸素との反応式の係数からNO2も14Lできます。また、平衡時の体積が12.8Lと14Lから減少していることから、分子数の減る(=体積の減る)右向きの反応が有利だと推測することはできると思います。

以下余談です。
分子数が減るとエントロピーが減少することの詳細ですが、エントロピーを求める式に次のようなものがあります。
S=k×logW
Sはエントロピーでkはボルツマン定数と呼ばれる定数です。また、logの底はeです。
Wというのは「系の取りうる微視的状態数」と呼ばれる変数で、分子数の減少がWの減少に繋がります。
Wというのをざっくり説明します。
写真のように気体の存在している空間をいくつかの部屋に分割して考えてみます。この各部屋に気体分子が入っていると考えましょう。
写真の図のように空間内に20部屋あり、気体分子が10個存在すると仮定すると、この系の取りうる状態は、数学のコンビネーションを用いて20C10となります。10個の分子がどの部屋に入るかのパターン数が取りうる状態の数(=W)となります。
分子の数が減ると20Cnのnの部分が小さくなるため、Wの値は減少し、エントロピーSも減少します。

しがない薬学部生

写真を載せ忘れました。
こちらです。

ゆうな

調べてみてもあまりよくわからなかったのですが、わかりやすく説明してくださってありがとうございます🙇‍♀️

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