の反応の速さと化学平衡 53
準°101.〈アンモニア合成の平衡)
図は,水素と窒素を 3:1 の物質量比で混合して平
衡に達したときの, 各温度における気体中に含まれる
アンモニアの物質量百分率を表している。曲線(b)は,
触媒を加えて圧力を3.0×10' Paに保った場合の結果
である。次の問いに答えよ。なお,気体はすべて理想
気体と見なすこと。
(1) 図とルシャトリエの原理に基づいて考えると,ア
ンモニアが生成する反応は発熱反応か,吸熱反応か。
「発熱,吸熱,判断できない」のいずれかで答えよ。
(2) 工業的なアンモニア合成の反応温度は500°C付近である。図からわかるように低
温でアンモニアの物質量百分率がより高くなるにもかかわらず,500°℃ 付近で反応さ
[%) 100
80
60ト
40
20
0
200 300 400 500 600 700
温度
CO1
せるのはなぜか。理由を簡潔に記せ。
(3) 触媒を加えて圧力を6.0×10'Pa に保った場合の平衡におけるアンモニアの物質量
百分率の温度変化は, 図の曲線(a), (b), (c)のうちいずれか,記号で記せ。
(4) 触媒を加えず圧力を3.0×10'Pa に保った場合の平衡におけるアンモニアの物質量
百分率の温度変化は,図の曲線(a), (b), (c)のうちいずれか, 記号で記せ。
(5) 曲線(b)は, 537°C, 3.0×10' Pa で 20%の値をとる。このとき,アンモニアが IH
1.0×10°mol 存在するとすれば,反応前の水素と窒素の混合気体の体積は, 27°C,
3.0×10'Paで何 m°か, 有効数字2桁で記せ。気体定数 R=8.3×10°Pa·L/(mol·K)
[10 同志社大)
1b
アンモニアの物質量百分率
