化学
高校生
解決済み

圧平衡定数の問題の(2)ですが、問題文では各成分気体のモル分率が1/3になったと書いてあって、解説ではC2H4とH2のモル分率が5/9と1/9になっているのはなぜなのかよく分かりません。
どう考えたらよいか教えてください🙇‍♂️

191. 圧平衡定数● 1.0molのエチレン CaHa と 1.0mol の水素の混合気体をある温 度に保つと, CaHa + Hz → CoHs の平衡状態になり,全圧が1.0×10°Paで, 各成分与 体のモル分率がすべてとなった。 (1) この反応の,この温度での圧平衡定数を求めよ。 (2) 2.0mol のエチレンと1.0molの水素の混合気体を同じ温度に保って平衡状態にした とき,エタン CaHg のモル分率がーとなる圧力 (全圧)は何 Paか。 3
(2) CHe x [mol)が生じて平衡に達したとする。 全物質量 (反応前) (変化量) (平衡時) 2.0-x CHa + Hz 2.0 → CHe 0 +x [mol) Imol) [mol) 1.0 3.0 ーX 一X ーx 1.0-x x 3.0-x それぞれの気体の物質量は, CHs:モル分率がらとなるので, 3 CHe の物質量 全物質量 x [mol] 3.0mol-x[mol]3 メー 3 -mol 1 5 3_4個 3_4 CaHa:2.0molーx[mol]=2.0mol- -mol= -mol 三 4 1 He:1.0mol-x[mol)=1.0mol- -mol= -mol ニ 4 9 ケ 全物質量:3.0mol-x[mol)=3.0mol-. 3 -mol= 4 - mol 4 全圧をP[Pa] とすると, それぞれの気体のモル分率と分圧は, CaHe:モル分率=- 3 分圧=P(Pa) 5 -mol 4 CHa:モル分率= 9 -mol 4 5 分圧=;P(Pa) 9 1 mol 4 1 分圧= Tomo Pal] H2:モル分率=- 9 9 -mol 4 Taim 00.1 on 吉PIPA) PIPa)×PPa) 5PPa) pcats K,= pcta× pHe 27 =3.0×10-5/Pa (1)より口 P=1.8×10Pa

回答

✨ ベストアンサー ✨

モル分率を教科書で確認されて下さい。

モル分率=その物質(mol)/全物質合計(mol)

エタンのモル分率は1/3と書いていますが、エチレン、水素同様に、全物質合計の9/4molを分母、x=3/4を分子に入れ、計算すると、
1/3になります。(が問題文にモル分率1/3と書いているからこの計算は省略しています)。

全圧をPとすると、全圧×モル分率=分圧ですから、各物質の平衡時の分圧を代入することで全圧(エチレンが分圧1/3の時)を計算できます。
解説で、C2H4とH2のモル分率が5/9と1/9になっているのは、
平衡時のその物質のモル/全モルを計算しているだけです。それに全圧Pをかけ算してます🙇

🍇こつぶ🐡

画像参照🙇

🍇こつぶ🐡

参考資料🙇

ポム

ご回答ありがとうございます。
すみません、モル分率の意味は分かったのですが、各成分気体のモル分率がすべて1/3になったということは、エチレンだと2.0-x/3.0-x=1/3という意味ではないのでしょうか?理解できなくてすみません😢

🍇こつぶ🐡

>各成分気体のモル分率がすべて1/3になったということは、エチレンだと2.0-x/3.0-x=1/3という意味?

はい、その通りです。その式で、画像で計算してみました。

ただ、xが分かっているから、解答はそのまま計算しています。

ポムさんのやり方だと、いちいちどの物質に対しても、xが入った計算をすることになり、何種類の物質の分圧を求めるのに毎回同じxの値を後から代入することになり、三度手間もしくは分母・分子にxが入ってますから六度手間の同じ計算をしないといけません。

全モル数=3-x=9/4molだから、それを分母にし、
xは出てますから、わざわざxが入った式に代入するより、エチレンなら、2-x=5/4を分子に入れて計算したら簡単です。

繰り返しになりますが、
xが入った式で考えているポムさんの式は間違っていませんが、xを求めたのに、なぜまたxが入った式にしてしまうのかが逆に疑問です。何のために、xを求めたのでしょう。

これがもし、xが分からないなら、ポムさんの式からモル分率を考えないといけません。そういう問題では今回ないので、元に式を戻さないことが大切。

くどいですが、今回はxが分かっているから🙇

ポム

ずっと考えていてやっと意味がわかりました!!
とんちんかんな質問ですみませんでした😭
化学本当に難しいです💦

🍇こつぶ🐡

理解されたようでよかったです。
私も解けない問題たくさんありますが、化学は数学に比べたらそんな難しい計算は無いです。英語が出たり、暗記と計算が両方必要です。

化学が難しいと感じるのは、まず単語というか日本語で書かれた問題文から、何を聞いているのかという現代文読解力がまず必要。それができないと、式を立てたり、ミスしたり、間違った単語記入したりします。

後は、ビジュアル化(イメージ、図示、グラフ化)することです。単語だけではダメです。全体をまとめるというか…そういうノートが必要かなと。

画像は、あるメモアプリですが、自分が忘れたり、よい内容のものは、いつでも見れるよう少しずつまとめています。作っているノートも、みんなに役立つようにとは思ってますが、自分が分からないとダメだから、自分の再復習確認も含め作成してます。

自分の分からなかった問題まとめノートを作ると良いです。問題解いて慣れです。最初はみんなつまづきます。私もたくさん恥をかいて、努力して覚えました。頑張って下さい🔥

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