Question

みみ

問1で仮定が誤りになっている理由がわからないです。
全部分解した時も平衡が成り立っていなくてはならないのですか？平衡状態の圧力より大きくなってはいけないのでしょうか？

次の文を読み, 以下の問1~3に答えよ。 ただし, 気体定数R=8.3kPa・L/(K・mol)とし、
答の数値はすべて有効数字2桁で記せ。
20:41
503-
炭酸カルシウム (CaCO3) は石灰石や大理石の主成分として天然に存在する。
密閉容器中で 890℃以上の高温では, 二酸化炭素の圧力がある値に達すると次式のよう
炭酸カルシウムを高温に加熱すると二酸化炭素と酸化カルシウム (CaO) に分解するが、真空
衡状態となる。 このときの温度と二酸化炭素の圧力の関係は表1のようになる。
CaCO3 (固) CaO (固) + CO2(気)
表1 炭酸カルシウムの平衡状態における温度と二酸化炭素の圧力の関係
1100
温度 [℃]
900
圧力 [kPa]
1.0×102
1.2×10°
また,カルシウムと同じ2族に属するバリウムの炭酸塩 (BaCO3)においても真空密閉容器中
で1100℃ では次式の平衡状態となり,このとき,二酸化炭素の圧力は 2.4kPa である。
BaCO3 (固)
BaO (固) + CO2(気)
まれていた
気体は理想気体としてふるまうものと仮定する。また,容器内の固体の体積は無視できるも
のとし,使用する容器は耐圧・耐熱であり, 容器の体積の変化はないものとする。
NO. 質量パーセントで
問1 炭酸カルシウム 0.20mol を 10 Lの容器に入れて25℃で真空密閉状態とした後,容器
を900℃に保った。 このとき, 容器内の圧力は何kPa になるか。

問1
CaCO3 0.20mol がすべて分解したと仮定すると, 発生するCO2は0.20molである。こ
のときのCO2の圧力は、
if 重要!!
p×10=0.20×8.3×(273+900)
よって, p=194.7kPa
この値は900℃における平衡圧 (1.0×102kPa) を超えているため、仮定は誤りである。 し
たがって, CaCO3 はすべて分解しておらず, 平衡状態になる。 このときのCO2 の圧力は,
1.0×102kPa である。

Answer 1

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Q&A専

イメージとしては水に食塩を溶かすのが考えやすいと思います。飽和するまでは溶かせますがそれ以上は溶けません。
今回の場合は、安定(平衡)するまでは気体を溶かせるがこれ以上溶けたとしても平衡より不安定になってしまい、すぐ放出するので結局平衡になります。