Question

お

解答が欲しいです。

[1] 1.013×10° Paのもとで、1mol のある気体を、 温度をT,Kから T2Kへ上昇させたと
きのエンタルピー変化とエントロピー変化を求めよ。 ただし、その気体の定圧モル熱容
量は次式(Tは温度(K)、 a、 b、 cは定数)で表せるとし、 また気体定数はRJK! mol-!
とする。
Cp=a+bT+cT-2 JK-' mol-
[2] 1.013×10° Paのもとで、 ある結晶1 mol が融点TKで完全に融解するときにgJの
発熱が観測されたという。 このときのエンタルピー変化とエントロピー変化を求めよ。
[3] 1 mol の理想気体が、状態1 (温度 Ti K、 体積1i m') から状態2 (温度 72 K、 体
積2 m')へ膨張するときのエントロピー変化を求めよ。定積モル比熱は CvJK' mol'!
で定数、また気体定数はRJK'mol'' とする。
ヒント:定温過程と定積過程の2段階に分けて考える。
[4] 初期状態において温度T,でnmolの理想気体を、①可逆定温膨張、②可逆断熱膨張、
の不可逆断熱自由膨張、 の3通りの過程で体積を iから 12へ増加させた。それぞれの
過程に対して、系が得る熱と系のエントロピー変化について、 詳しい結果の導出と併せ
て説明せよ。ただし、 気体定数は Rとする。また、縦軸を圧力、横軸を体積として、上
記のそれぞれの過程に対する変化を図示するとともに、 その理由を説明せよ。

[5] 1.01×10° Paのもとで、 融点Tmp K にある結晶1 mol を加熱して沸点 Top K での気体
に変化させたときの、 エントロピー変化を求めよ。ただし、その結晶の1.01×10° Pa で
のモル融解熱と蒸発熱を、それぞれ Hius と Hyap kJ mol" とし、Tmp Kから Top K までのモ
ル比熱は CPJK1 mol'' で一定とする。
1.01×10° Pa のもとで、 298 K で水素1 mol と酸素 0.5 mol が水に変化する反応系に
おいて、燃焼反応では 286KJの熱を、 燃料電池では可逆的に 237KJ の電気エネルギーを
系から得ることができた。 このときの系の自由エネルギー変化、エンタルピー変化、エ
ントロピー変化を求めよ。
気体状態で窒素と水素からアンモニアが生じる次の反応について以下の問いに答
えよ。
N2 + 3H2 → 2NH
ただし、300 K におけるこの反応の標準エンタルピー変化を AH° = -9.2×10 kJ 、 標準
Gibbs 自由エネルギー変化を AG® = -3.3×10KJ、 気体定数をR= 8.3JK'mol-' とする。
窒素、水素、 およびアンモニアの各分圧をそれぞれ PA、 PB、および Pcで表し、
これらを用いて圧平衡定数 Kpを表せ。
300 Kにおける In Kpを有効数字2桁で求めよ。

温度を300Kより高くしたときの Kpの変化と平衡組成の変化について、 次式に基
づいて説明せよ。
d(In Kp) AH°
RT?
dT
(4) 窒素、水素、 およびアンモニアの各モル分率を xA、 XB、およびxcとし、 KpをxA、
XB、XC、および全圧 P で表せ。 また、 得られた式に基づいて、 Pを増大させたときの平
衡組成の変化について説明せよ。ただし、P と各分圧の間にはドルトンの法則が成り立
つとし、KPはPに依存しないものとする。
アンモニアの製造方法としてハーバー法が知られている。ハーバー法において、
高温および高圧下で触媒を用いるが、これらの各条件が平衡と反応に及ぼす影響につい
て説明せよ。
[8] 温度一定の下、2種類の液体 Aと Bからなる理想溶液の蒸気圧について、 Aと B
の各分圧 PA と PB、 および全圧P を、成分Bのモル分圧×Bを横軸にとって、一つのグ
ラフ上にそれぞれプロットせよ。 ただし、純粋な液体 A とBの蒸気圧を、 それぞれPA
と P°Bとし、さらにP°A=D2P°B とせよ。また、P、PA、およびPBを、それぞれP°A、P°B、
および xを用いて表せ。 また、 ドルトンの分圧の法則が成り立つとする。
純液体の溶媒に少量の溶質を溶かした場合の、 蒸気圧降下、 凝固点降下、沸点上
昇の各現象について、 P-T 状態図の詳細を示し、その変化に基づいて、 それぞれ説明せ
よ。

エントロピー変化