Question

みみ

bの解説でN2O4,NO2の物質量は(ⅰ)と同じとありますがなぜですか...？全体の圧力が不変なためアルゴンを注入するとそれぞれの圧力も変化してしまう為、物質量も変化すると思いました。教えて頂きたいです。よろしくお願い致します。

問8 四酸化二窒素が分解して二酸化窒素になる気体反応は可逆反応である。 この2種類の気体
の平衡は低温になると四酸化二窒素の割合が増加し, -11.2℃以下の温度では四酸化二窒
素のみが結晶として析出するとする。 体積可変の容器に二酸化窒素を封入してある圧力の
下,温度を27.0℃に保った。 平衡が成立するのに必要な時間が経過したところ, 四酸化二
窒素の物質量と二酸化窒素の物質量が同じであった。このときの平衡状態を 「状態(i)」 とす
る。 次の問い(a)~(C)に答えなさい。
(a) 「状態(i)」から温度を保ったまま、体積を1.0Lまで減らしたところ、 全圧が増加して新
しい平衡状態となった。 このときの平衡状態を「状態(ii)」 とする。 「状態 (ii)」 では四酸化二窒
素の物質量が二酸化窒素の物質量の3倍であったとすると、 「状態(i)」 の体積は何Lで
あったか。 最も近い値を①~⑥の中から一つ選びなさい。 ただし, 「状態(i)」 および 「状態
(ii)」 では四酸化二窒素と二酸化窒素は液化していない。 12 L
①5.0
4 6.5
② 5.5
⑤ 7.0
③ 6.0
(6) 7.5
2
(b)「状態(ii)」から温度, 全圧を変化させずにアルゴンガスを注入し、体積を「状態(i)」と同じ
にした。このときのアルゴンの分圧は「状態(i)」の全圧の何倍であるか。 最も近い値を
①~⑥の中から一つ選びなさい。 13 倍
① 1.0
④ 4.0.
② 2.0
5 5.0
③ 3.0
6 6.0
(人)

Jo
3.0
Fe2O3+3C
2Fe+3CO ......①
1.0
Fe2O3+C→2FeO+CO......②
順天堂大 - 医
順天堂大 - 医
Feが3.0mol 生成しているので、①で消費されたFe20sは1.5mol, C
は 4.5mol, 生成したCOは4.5mol。
FeOが1.0mol 生成しているので、 ②で消費されたFe2O3は0.50mol,
Cは 0.50mol, 生成したCO は 0.50 mol。
よって、未反応のFe2O3の質量は
(6.0-4.5-0.50)×12=12〔g〕
(3.0-1.5-0.50)×160=160〔g〕
未反応のCの質量は
生成したCO (分子量28) の質量は
(d) 完全に反応した際の化学反応式は
Fe2O3+3C → 2Fe+3CO
(4.5+0.50)×28=140[g]
株式
x
K=
XC
V
(mol/L)
V
2020年度 化学 <解答> 99
状態 (ii)については、体積が1Lなので
K=-
(mol/L)
9
7x
状態(i)と状態(i)は温度が同じなので、平衡定数の値は等しいから
xx
V 7
V=7.0[L]
(111)
(8005)
(
480g (3.0mol) のFe2O3 と 72.0g (6.0mol) のCを用いての反応では,
6.0molのCと2.0mol の Fe203 が反応し, 4.0mol (4.0×56=224[g])
のFe が生成する。
(b)温度をTK} とする。 状態(i)における全圧を P, [Pa] とすると,
気体の状態方程式より P×7.0 = (x+x) RT=2xRT ...... ①
状態(ii)における全圧を P2 [Pa〕 とすると
P2x1.0=
=(1/2x+1/x)RT=172.
-xRT ...... ②
DV=HRT
168
x100=75[%]
224
8. (a) 化学平衡を反応式で示すと
4N2042NO2
状態(i)における N2O4, NO2 の物質量をともに x[mol] とし,状態 (ii) に変
化したときのN2Oの増加量を y[mol] とする。
N2O42NO 2
Jimall
状態(i) x
x
[mol]
変化量
+y
状態(ii) x+y
-2y [mol]
x-2y [mol]
状態(ii)において, N2O の物質量がNO2 の物質量の3倍であることから
2
x+y=3(x-2y)
ため、
9
よって,状態(ii)における N2Oの物質量は x(mol)
3
3
NO2 の物質量は
7x(mol]
2x0x
この反応の平衡定数 K=-
[NO₂]2
は、状態(i)での体積をV[L] とすると
[N2O]
8.00
Ar を注入した後, 状態(i) と同じ体積にしたので (以下,状態(面)とする),
このときの NO, NO2 の物質量は状態(i)と同じx [mol]。
注入した Ar を z [mol] とすると, 全圧は状態 (ii)と同じP2 〔Pa] だから
P2x7.0=(x+x+z)RT=(2x+z) RT ... ③
また,状態(Ⅲ)における Ar の分圧を P3 〔Pa] とすると
P3×7.0 = zRT ...... ④
USA
1X
② ③
z=10x ....・・ 5
P3
① ④より
-=5.0倍
P₁
(c) z=0.20[mol] なので, 5より
x=0.020[mol]
(t)
状態(i)から温度を下げていくと, N2O が結晶になり始めるため平衡が左
に移動し、最終的にすべてN20」 の結晶になる。このときのN2O〟の物質
量は、状態(i) における 0.020 mol に, NO 2 がN20」に変化した
1
0.020x=0.010 [mol] が加わるから, 求める質量は
2
(0.020+0.010)×92=2.76〔g〕

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

🍇こつぶ🐡

全圧が変わらないということは、それぞれの分圧も変わらないということ。

アルゴンを注入するとそれぞれの圧力も変化してしまう為、物質量も変化すると思いました
＞これはよくある間違い。
アルゴンが容器中に増え、他の気体の圧力が変化すると考える誤りです。圧力が変わらないのですから、アルゴンで分圧は変わらないのです。

bの解説には、アルゴンを入れ、状態(i)と同じ体積にしたとあるから、分圧が変わらないのだから、物質量は変わらないのです🙇