Question

みみ

問2がわからないです。炭酸バリウムが全く分解されないのでしょうか？2.4kPaになるまで電離が起きるのかと思いました。
教えて頂きたいです。よろしくお願いいたします。

T1-3 不均一
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。
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。
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
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な平
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°
BaCO (固)
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。
べて気体と
BaO (固) + CO2(気)
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。
問1
パーセントで
炭酸カルシウム 0.20mol を 10L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。
か。
問2 炭酸カルシウム 0.20mol と炭酸バリウム 0.20molを10Lの容器に入れて25℃で真
空密閉状態とした後, 容器を1100℃に保った。 このとき, 容器内の圧力は何kPa になる
問3
炭酸カルシウ
ゴム

問1
1.0×102kPa
問2
2.3×102kPa
問3 圧力 2.4kPa BaO 2.1×10 3mol
【解説】
※圧力に関係するのは気体のみである。
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
重要!!
のときのCO2の圧力は,
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。
問2 1100℃における平衡圧を CaCO3 と BaCO3 で比較すると, CaCO3の方がはるかに大き
く, CaCO3の方が解離しやすいことがわかる。 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,
(273+1100)
194.7x-
=227.8(kPa) f
(273+900)
この値は1100℃における平衡圧 (1.2×103kPa)よりも小さい。 したがって, CaCO3はす
べて分解していることがわかる。 一方, この圧力は BaCO3 の平衡圧よりも大きい。 この
ことから, BaCO3 の解離は起こらないことがわかる。 したがって, 容器中には, CaO が
0.20mol, CO2 が 0.20mol, BaCO3 が 0.20mol 存在しており、 圧力は 2.3×10kPa となる。

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

🍇こつぶ🐡

炭酸バリウムが全く分解されないのでしょうか？2.4kPaになるまで電離が起きるのかと思いました。

＞解答に書いてますが、補足すると、

227.8kPaはBaCO3の平衡圧2.4kPaより大きいため、一旦は解離(電離ではない)するが、ルシャトリエの原理により、BaCO3の平衡は左辺に移動するから、BaCO3の解離は起こらない🙇

みみ

微小ながらも存在することなく全て左へ移動してしまうのですか？また、この画像のBaOがないので左へ進めないという解説文がいまいち分からないです...

🍇こつぶ🐡

固体はルシャトリエに関係ない。
CO2の話。
BaOは固体だから平衡圧では無視🙇

🍇こつぶ🐡

圧力が高いと低圧方向に平衡移動するのがルシャトリエの原理だから、BaCO3の平衡圧は反応が和らぐ左辺に移動する。これにより、左辺に移動するから解離は起こらないと解答に書いてます。

画像中に、
反応は左に進みたいが、BaOが無いから左に進めずなれないと書いてますが、
＞BaOが無いからでなく、反応は左に進みます。
圧力が高圧になるので、BaCO3の分解反応は正反応が高圧だから減圧する左辺に移動するということです🙇