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平衡定数と組成
分子物理化学の問題について質問します。 下の表は1000Kでの熱力学データを抜粋したものである。COとH2OからCO2とH2を生成する反応について、下記の問に答えよ。 標準生成ギブズエネルギー H2 0 CO -201 CO2 -396 H2O -193 エントロピー H2 166 CO 235 CO2 269 H2O 233 (1)1000Kでの標準反応ギブズエネルギーおよびエンタルピーを求めよ。 標準反応ギブズエネルギー -2kJ/mol エンタルピー -35kJ/mol (2)1000Kでの平衡定数を有効数字3桁で求めよ。 (3)反応開始前の状態でCOとH2Oがそれぞれ1mol存在すると仮定する。800Kでの平衡定数および組成を有効数字3桁で答えよ。 (1)は解けたのですが、(2)、(3)がよく分かりません。どなたかお分かりの方、よろしくお願いします。
- zunguritv
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No2です。計算間違いに気付きました。 >lnK=-ΔH/RT+Const...(4) >即ち >0.24056=-35000/(R*1000)+Const >ですから の数値を入れた式は正負が違ってました。<m(__)m> 0.24056=35000/(R*1000)+Const Const=-3.969 でした。済みません。以下間違っておりまして800Kでは正しくは lnK=35000/(R*800)-3.969 lnK=1.293 K=3.644 これから反応量をだすと a^2/(1-a)^2=3.644 より a=0.656 となります。原系が0.344モル残って、生成系が0.656モルできることになります。お詫びして訂正します。
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- jamf0421
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数値に単位がありませんがGibbs EnergyがkJ/molでEntropyがJ/mol・Kで書かれているのですね。 Gibbs Energy変化が-2 kJ/mol、Entropy変化が-33 J/mol・KですのでEnthalpy変化はΔG=ΔH-TΔSより-35 kJ/molになりますね。 ここまでわかっているのでしたら -ΔG/RT=lnK...(1) より、lnK=0.24056、K=1.272となります。 問題は(3)で、平衡になるまでにa molずつ反応したとすれば平衡定数は K=[a][a]/[1-a][1-a]...(2) となります。一方 (∂lnK/∂T)_p=ΔH/RT^2...(3) から lnK=-ΔH/RT+Const...(4) 即ち 0.24056=-35000/(R*1000)+Const ですから Const=4.4503 となります。これを(4)に入れると lnK=-35000/RT+4.4503 となり lnK=-0.81188 K=0.444...(5) これを(2)に代入してaについて解くと a=0.4を得ます。有効数字3桁でも0.400になると思います。原系が各0.6 mol、生成系が各0.4 molです。
- tom11
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こんにちは、 (1)が解ければ、 (2)は ΔG。= -RT*ln(K) から、平衡定数Kが求まると思います。 (3)は 上記の式から、平衡定数を求めて、 平衡定数から、組成が出ると思います。 ちなみに、勘違いかもしれませんが。 (1)のエントロピーの数値、計算違いしていません。?? 私の計算では、-33になりますが。 私の勘違いかな。??
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お礼
とても丁寧な説明ありがとうございました。 理解できました。