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平衡の移動。

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2SO2+O2⇔2SO3+197KJ
これは可逆反応である。この反応が平衡となっているとき、

問:体積を一定に保って窒素ガスを加える。このとき、平衡はどのように変化するか?

この問いのとき、『体積を一定に保って窒素ガスを加えるのだから、それぞれの物質の分圧は小さくなり、平衡は左へ行く』と考えたのですが、答えは『移動しない』でした。なぜ、この考え方はいけなかったのでしょうか?よろしかったら、指摘してください。よろしくお願いします。
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レベル14

ベストアンサー率 50% (1133/2260)

> 体積を一定に保って窒素ガスを加える。
 この時,系の全圧はどうなりますか?そうです,加えた窒素ガス分だけ増加します。しかし,SO2, O2, SO3 の分圧は元と変化しません。理想気体の状態方程式を使って説明すると,次の様になります。

 SO2, O2, SO3, N2 のモル数を n(SO2), n(O2), n(SO3), n(N2) とし,全圧を P',体積を V,温度を T とします。すると,P' = [n(SO2)+n(O2)+n(SO3)+n(N2)]RT/V となり,元の全圧 P は P = [n(SO2)+n(O2)+n(SO3)]RT/V ですから,P' = P・[n(SO2)+n(O2)+n(SO3)+n(N2)]/[n(SO2)+n(O2)+n(SO3)] となります。つまり全圧が大きくなります。

 この時,SO2, O2, SO3 の分圧はモル数の比から,P' の [n(SO2)+n(O2)+n(SO3)]/[n(SO2)+n(O2)+n(SO3)+n(N2)] 倍です。つまり,P・([n(SO2)+n(O2)+n(SO3)+n(N2)]/[n(SO2)+n(O2)+n(SO3)])・([n(SO2)+n(O2)+n(SO3)]/[n(SO2)+n(O2)+n(SO3)+n(N2)])= P となって,元と同じ圧力です。

 分圧が変わりませんから,平衡は移動しません。いかがでしょうか。
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