- 締切済み
化学平衡の問いについて
jamf0421の回答
- jamf0421
- ベストアンサー率63% (448/702)
>H2O、D2OおよびHDOは化学的性質に差がないものとする。 ならば10円玉二つ投げて表表、裏裏、表裏、裏表の出る比になるでしょうから面倒なこと考えずともH2O:HDO:D2Oは1:2:1となり平衡定数は直感的に K=2^2/x-1x1=4 となりそうですね。即ちHとDの比率が変わったところでもNo1さんの回答のとおりで4になりますね。 面倒だからH:D=1:1の条件で、とり得る場合の数のカウントで考えます。初めはH2OがN/2個(HはN個)とD2OがN/2個(DはN個)がそれぞれの区画に分かれて入っていたとします。水分子が左右の箱に置いてあったというImageです。これを自由にしてそれぞれN個あるHとDが移動してばら撒かれたとします。合計は2N個のサイトありますのでHの入るところの選択の仕方は (2N)!/(N!)^2 となります。初めは唯一通りだったのがこれだけ選択の仕方が増えたのですから、 ΔS=kln[(2N)!/(N!)^2]...(1) といえるでしょう。ところでN!=(N/e)^Nと近似できるので (2N)!/(N!)^2≒{(2N/e)^2N}/[{(N/e)^N}^2] ={(2N/e)^2N}/{(N/e)^2N}=2^2N=4^N...(2) となります。これを(1)に代入すると ΔS=kln4^N=kNln4 NがAvogadro数ならkN=Rです。よってこの場合 ΔS=Rln4...(3) となります。H2O、HDO、D2Oの化学的性質の差異を一切無視ならばΔH無視で ΔG=ΔH-TΔS=-TΔS といえます。即ち TΔS=-ΔG=RTlnK(Kは平衡定数)...(4) です。(4)に(3)を代入すれば TRln4=RTlnK よってこれより K=4 です。ΔGの減少、即ち反応のDriving ForceはEntropy増加ということでよいのではないでしょうか。
関連するQ&A
- 化学平衡について
1.0lの容器にHClを1.0molとO2を0.4mol入れ、ある温度に保ったところ、次の反応が平衡状態に達した。 4HCl + O2 = 2H2O + 2Cl2 平衡状態において0.4molのCl2が生成していた。この温度における平衡定数を求めよ。 という問題なのですが・・・、解説では 4HCl + O2 = 2H2O + 2Cl2 1.0mol 0.4mol 0mol 0mol ↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓ 0.2mol 0.2mol 0.4mol 0.4mol となると書いてありました。 私の解釈では、 H20とCl2は1:1の関係なので、2H2Oも2Cl2と同じく0.4molとなると考えましたが、 4HClとO2が同じ0.2molとなることがどうしても理解できません それ以前に、どのようにしてこれらのモル数を求めたのかが知りたいです。 回答よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 化学
- 複数の反応式がある場合の化学平衡の求め方
下記の用な三つの反応が同時におこた場合、どのような方法をとれば平衡組成を求めることができるのでしょうか。 C(s)+CO2(g)=2CO(g) CO(g)+3H2(g)=CH4(g)+H2O(g) CO(g)+H2O(g)=H2(g)+CO2(g) 上式の平衡定数Kは下記のようになっています。 K1=y^2CO*P/(ac*yCO2) K2=yCH4*yH2O/(yCO*y^3H2*P^2) K3=yCO2/*yH2/(yCO*yH2O) 反応前はCOが25 %でH2が75%でした。 圧力は0.9気圧です。 圧力変化はたぶんしていません。 yはガスのモル分率です。 acはC(s)のCarbon activityと呼ばれるものです。 アトキンス物理化学を見てもわかりませんでした。 また参考になる本なども教えていただけるとうれしいです。
- ベストアンサー
- 化学
お礼
ありがとうございます。 解放をよく読んで頑張りたいと思います。 文中のK=2^2/x-1x1=4などに書かれている ^ ”の記号なのですが なにを示されているのでしょうか? PC記号に疎いものですみません。 でも 丁寧な誤解でとってもたすかりました。