分圧の問題

質問

N(2)O(4) = 2N0(2)　という平衡状態ににおいて、これらの混合試料が250ml・0.181g・全圧が0.257barというデータが与えられて、これからN(2)O(4)とNO(2)の分圧を求めろという問題があります。
問題を解くにあたって、全体のモルを求めてばいいと思って、全体のモルを(250/22400)として、式、「x/98 + (0.181-x)/46 = 250/22400」としたのですが、xの値がマイナスになり、明らかにおかしな結果となりました。
しかもこれでは、平衡において、N(2)O(4)がxモル減る毎に、NO(2)が2xモル増加するという上式の平衡の式の意味が全く出てこないので、どうすればいいか分かりません。それを使うのは分かるのですが、何処でどう使えばいいのでしょうか。どなたか教えて頂けませんか？
ちなみに、P(N(2)O(4)) = 0.133bar・P(N0(2))=0.124barとなります。

回答No.2

ht1914 · ベストアンサー

問題文の一部が抜けているような気がします。

＃１の解答の（１）で言うと温度が必要です。この場合は平衡は無関係です。２種類の気体の混合物というのと変わりません。
温度を与える代わりに異なる圧力、体積条件がもう一つ与えられていたのかもしれません。その時は平衡が移動していますから質問の中にあるＮ２Ｏ４がｘモル減るとＮＯ２が２ｘモル出来るという関係が必要になってきます。
問題をチェックしてみて下さい。ｂａｒという圧力単位が使われている事からすると後者でしょう。ｂａｒの意味を知らなくても圧力であるという事だけが分かれば分圧は比で出ますから。ｂａｒを使った気体定数の値が分からなくてもいい事になります。

質問文の中の表現について気の付いた事を書いておきます。
（１）２５０／２２４００で物質量を出しています。これは間違いです。０℃、１気圧の時のものです。０．２５７ｂａｒは１気圧ではありません。温度も指定されていません。
（２）ｘという文字を異なる意味に用いています。ｘ／９８としているところは質量です。平衡移動のところではｘモルとしています。
（３）４６×２＝９２です。　９８ではありません。

お礼

ご指摘ありがとうございます。
ちなみに温度については、常温として（25℃、つまり298Kとして）考えるようにと言われました。どうも問題中で温度に指定がない場合は、暗黙の了解として、298Kとして計算するようにとのことです・・・。
問題は温度について分かったので、無事解決できました。

回答No.1

noname#62864

(1) 250ml・全圧が0.257barからNO2とN2O4のモル数（物質量）の合計がわかります。これを仮にa molとします（計算は自分で！）。
(2) 0.181gをNO2の分子量で割ると、すべてがNO2と考えた時の物質量が計算できます。これを仮にb molとします（計算は自分で！）。
(3) 気体の中のx molがN2O4だとすれば、(2)より、b-x (mol)が気体の物質量になります。このとき、 NO2はb-2x (mol)ということになります。
(4) a-xは(1)で計算した物質量と一致するはずですので、a=b-xから簡単にXが計算できます。
(5)NO2とN2O4の全圧が0.257 barであることと、気体の物質量がb-xであることを考慮すると、NO2の分圧は、0.257*(b-2x)/(b-x)であり、N2O4の分圧は0.257*x/(b-x)ということになります。

なお、「*」は「かける：×」の意味です。xと紛らわしいので、これで表しています。