• ベストアンサー
  • すぐに回答を!

平衡定数と反応速度について教えてください

次の大問2つを解いてください。 1.SO3→SO2+(1/2)O2の反応が平衡に達した (1)SO3の解離度をXとすると平衡時のSO2と(1/2)O2はそれぞれ何モル存在するか。  (2)全圧Patmのときの平衡定数KとX、Pとの関係式を求めよ。   2.反応速度について  (1)N2O5の熱分解反応 N2O5→2NO2+(1/2)O2 は典型的な一次反応である。温度T[K]を変えて反応速度定数k[1/s]をもとめ1/Tを横軸にlnkを横軸にとり両者の関係を図に示すと勾配が -1.22×10^4[K] の直線が得られた。反応の活性化エネルギーを求めよ。ただし、R=8.31[J/Kmol]  (2)上記の反応の318Kにおける反応速度定数は 4.98×10^-4[1/s] であった。半減期を求めよ。

共感・応援の気持ちを伝えよう!

  • 回答数4
  • 閲覧数1150
  • ありがとう数5

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • 回答No.3

 最初の一問目だけ解答を書きます。     SO3 → SO2 +1/2O2 反応前  1モル   0モル   0モル X=0.2 0.8モル   0.2モル 0.1モル X=0.4 0.6モル 0.4モル 0.2モル  こんなイメージになるのは判りますか?とすれば、Xについて一般式を書くと、次のようになりますね。     SO3 → SO2 +1/2O2 X=X (1-X)モル Xモル X/2モル  理工系の非化学専攻の学生さんでしょうか?理工系なら、この位は自分で解けるように頑張ってください。文系の方なら、化学が苦手でも気にしないで下さい。できなくても死にはしません。ただ単位は諦めなくてはならないかもしれませんが。(~_~!)

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

質問者からのお礼

経営工学の学生さんです・・。どうして経営工学で化学が専門科目に入ってんだよ!って感じです。落としたら留年です・・。物理受験だったのできついっす。ありがとうございました。またよろしくお願いします。

その他の回答 (3)

  • 回答No.4
  • rei00
  • ベストアンサー率50% (1133/2260)

  1問目に関しては HIMADESU さんの丁寧な解説(HIMADESU さん,お書きのものは解答じゃないですよね)がありますので,私は2問目の解説を。 (1)について HIMADESU さんがお書きのアレニウスの式はわかりますか。ln(k) = ln(A) - Ea/RT(Ea: 活性化エネルギ-)の形をしています。 この式と,1/T を横軸に ln(k) を縦軸にとり図示して得られる直線の式を比べて下さい。Ea の求め方は分かりますね。 (2)について このはんのうは一次反応ですから,N2O5 の消失速度 (-d[N2O5]/dt) は k[N2O5] (mol/s) ですね。ですから,N2O5 の初期濃度を [N2O5]0 とすると,[N2O5]t = [N2O5]0・e^(-kt) です。 半減期ですから,[N2O5]t = (1/2)・[N2O5]0 ですね。あとは計算だけですね。 これは何の問題でしょうか。普通に考えれば「物理化学」ですが,教科書は御覧になりましたか。この程度の事は教科書にきちんと説明がのっているでしょうし,類似問題もあると思います。ちなみに,「アトキンス 物理化学要論 第2版」(東京化学同人)では,お書きの反応を例として,反応速度の説明がなされています。  

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

質問者からのお礼

化学の授業の問題です。これは物理化学なんですかー知らなかった。この授業教科書ないんですよ・・。先生が作ったプリントでやるので、不親切この上ないんすよね。例題とかないし。そのアトキンスのなんとかっていう本探してみます。ありがとうございました。

  • 回答No.2
  • rei00
  • ベストアンサー率50% (1133/2260)

  HIMADESU さんの親切な回答がありますので蛇足ですが。 1.の(1)は最初の SO3 が何モルあったかが判らないと,平衡時の SO2 と (1/2)O2 がそれぞれ何モル存在するかは判りません。 問題には書かれてないようですが。  

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

質問者からの補足

最初のSO3は1モルって問題に書いてありました。私のうつしまちがいです・・。

  • 回答No.1

 答えをお教えするのは簡単なんですが、それでは何の意味もなさそうなので、ヒントだけ教えます。 1.平衡濃度の問題 (1)は、適当なXの値、例えば0.2の時、どうなるかを考えてみてください。これで判らなければ,他のケース、例えばX=0.4の場合を考えてみてください。2つも考えれば、一般的なケースを式で表すのは簡単でしょう。 (2)は、平衡定数の式に、それぞれの分圧をP1,P2,P3とでも仮おきし、全圧Pと(1)の答えを代入して下さい。後は数式を整理するだけです。 2.反応速度の問題 (1)は、アレーニュウスの式の問題です。アレーニュウス式は、本当に基本的な式ですから、調べて下さい。この式の傾きの項が、活性化エネルギーと関係があるので、この式さえ判れば、掛け算・割り算で解ける問題です。 (2)は、一次反応速度の問題ですね。  -d[N2O5]/dtが[N2O5]の濃度に比例し、その比例定数が、反応速度定数です。この式を書いて、t=0の時[N2O5]=1,t=t1の時[N2O5]=0.5の条件で積分すれば、半減期がt1として求まります。尚、正しくはt=0の時[N2O5]=C1,t=t1の時[N2O5]=C1/2として求めるのですが、途中でC1が消えて同じ結果となります。

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

質問者からの補足

自分でも解いてみましたがあってるかどうかわかりません。できたら答えをかいといていただければ助かります・・・・。私はほんとに化学音痴で困ってます。1番は最初のSO3は1モルと問題に書いてありました。うつしもれです。

関連するQ&A

  • 平衡定数

    化学の平衡定数について質問です。 平衡定数が正反応速度と逆反応速度から成り立っているのはわかります。 反応速度は温度と触媒によって影響があるのもわかります。 でも平衡定数はなぜ温度のみに影響するのでしょうか。 先生に聞いてみても 触媒を加えると全体の速度が速くなるから 平衡定数は変わらない と言われました。 でも温度も同じなのではないでしょうか。 例えば30から40℃に温度をあげたとき 正反応速度は速くなりますが 逆反応速度も同じくらい速くなるので 触媒と全然変わらない気がします。 わかる方いましたら 教えてください。

  • 平衡定数と速度定数で困っています

    ある平衡反応において、平衡定数をK、正反応(左辺から右辺)の速度定数をk1、逆反応(右辺から左辺)の速度定数をk2とおきます。 ここで、平衡状態の時K=k1/k2が成り立つそうなのですが、理由がイマイチわかりません。 どなたかこのバカに理由をご教授ください。お願いします。

  • 化学反応(平衡定数)について

    塩酸HCL(g)1.00molと酸素O2(g)0.40molを20.0Lの容器にいれ、ある一定の温度の保った。反応式4HCl+O2⇔2H2O+2Cl2の反応が平衡状態に達した。平行時において,0.40molのCl2が生成していた。この温度における平衡定数を答えよ。という問題です。 自分の解答、k(平衡定数)=(0.40)^2/(1.00×0.40)からk=0.4となってしまうのですが、これは20.0L(容器の大きさ?)を使っていないからというのはわかるのですがどこで容器の大きさを使えばいいのかご教授願いたいです。

  • 平衡定数と圧平衡定数

    平衡定数K=圧平衡定数Kp×RT^(反応物の係数の和ー生成物の係数の和) ですよね。なのにこのとおりにやったらおかしくなる問題にあたりました。わからず困っています。 N2O4→2NO2で、容器の体積は0.061(L)です。この中で反応させます。 N2O4の解離度をαとして、はじめN2O4を0.002mol用意しておきます。 かい離後はN2O4が0.002(1-α)、NO2は0.004α[mol]ですので まずKpを求めます。全圧を1.013×10^5(Pa)で Kp={1.013×10^5×0.004α/0.002(1+α)}/{1.013×10^5×0.002(1-α)/0.002(1+α)}=4.052×10^5α^2/(1-α^2) これは定義どおりなのでいいんですが、Kを求めたとき、 K=NO2の濃度の2乗/N2O4の濃度=(0.004α/0.061)/(0.002(1-α)/0.061) =8a^2/61(1-α) しかしKpをRT(温度と気体定数で割る)で割ってもKになりません。 1+αが気になります。 いったいどういうことなのでしょうか。 そもそもKpを初めて求めるときも、KとRTを用いて解こうとしたのですが上記のように合わないので答えが全部違いました。 どういうことなのか、私の勘違いをどなたか指摘してください。 お願いします。

  • 平衡定数について。

    平衡定数について。 あるタンパク質P1はDNAに結合するとします。 ある特定のタンパク質濃度では、平衡状態に達した時、タンパク質P1の95%がDNAに結合しているとします。 95%がDNAに結合しているという情報から平衡定数は計算できますか? 例えば P1 + DNA ⇄ P1(DNA) の反応の正反応と逆反応の速度定数をそれぞれKf、Krとします。 95%が結合しているので、もしKf = 100 (s^-1)なら、Kr = 5 (s^-1) となるので、 Keq = (Kf) / (Kr) の関係から、Keq = 100 / 5 = 20 となりますがこの考え方はあっているのでしょうか? どなたか教えてください。

  • 次の反応に対する平衡定数の式を教えてください

    次の反応に対する平衡定数の式を教えてください 2H2(g)+O2(g)⇔2H2O(l)

  • 反応速度定数の2kとは

    2N2O5 → 4NO2 + O2 の反応速度の式です。 d[N2O5]/dt = -2k[N2O5] の2kのようになる反応がありますか。意味を教えて下さい。 宜しくお願いします。

  • 平衡定数に関して

    平衡定数に関して 以下のような問題があります。 N2+3H2→2NH3 の初期状態をN2が1mol, H2が3molとする。NH3が1.2mol生じた時の平衡定数を求めよ。 おそらく高校レベルの初歩的問題だとは思うのですが、大分化学から離れてしまっていて、手持ちの参考書を見てみても良い例がありませんでした。 回答と解説をお願いできますでしょうか。 また、平衡定数の定義に関する質問なのですが、 A+B⇔C+Dのとき、Ka=CD/AB (A,B,C,Dはそれぞれ濃度) というのはわかっているのですが、 AH→A+H (ある酸性化合物AHからH+が電離状態する反応) と B+H→BH (ある塩基性化合物BにHが付加される反応) のKa,Kbはそれぞれ [A][H]/[AH], [B][H]/[BH] になるのでしょうか?それともBについては、Kb=[BH]/[B][H]になるのでしょうか? 解説をお願いいたします。

  • 反応速度定数を得るための条件

     混合アジン(Ph-C(CH3)=N-N=CH-Ph)[3]の不均化反応(酢酸と水存在下)によりベンズアルデヒドアジン(Ph-CH=N-N=CH-Ph)[1]とアセトフェノンアジン(Ph-C(CH3)=N-N=C(CH3)-Ph)[2]ができるという反応があります。このとき平衡になったときに測定した1HNMRスペクトルから各物質のモル比が分かるので平衡定数Keは  Ke=[1][2]/[3]^2 から得られます。分かっているのはこれだけです。  この反応の反応速度定数を求める方法を示せという課題を与えられたのですが、この実験の結果だけでは不十分だと思います。何か反応速度定数を求める方法があるのでしょうか?よろしくお願いします。

  • 平衡定数の求め方

    平衡定数を求める問題です。 授業でNaOHとCH3COOHの反応における平衡定数の求め方を習いました。平衡定数を求める式より K=[CH3COO-][Na+]/[CH3COOH][Na+][OH-] となり分母分子に[H+]をかけてKa/Kw=10^-5/10^-14=10^9と求めました。 これについては納得できたのですが、HClとNH3の反応における平衡定数はどのように求めたら良いのか分かりません。分母分子に[H+]をかけても水のイオン積は出てきませんよね? 基本的な問題かと思いますが、解き方を教えて下さい。回答よろしくお願いします。