反応速度の問題について質問です。図書館で参考書で調べたりネットで調べた

質問

反応速度の問題について質問です。図書館で参考書で調べたりネットで調べたりしても解決できなくて困っています。

２NO2→２NO＋O2　の反応について

(1)一定容積の反応器中に純NO2を入れ、反応を開始した。反応器中の全圧と反応時間との積分した関係式を導出せよ。ただし、反応は不可逆とする。

(2)2dm^3の反応器に600mmHgの圧力、600℃の温度のもとでNO2を満たして反応させたところ、3分後に反応が60％進行した。反応速度定数を求めよ。

(1)はどのように全圧や圧平衡定数を結びつけたら良いのか解りません。
(2)はおそらく(1)の解を利用するのでしょうが、反応器の体積や圧力がどう利用できるのでしょうか？？

回答No.2

sa2ko2ko · ベストアンサー

補足です。
P(NO2)=(-1/2)P(O2)= -P(NO)
は誤りです。積分するときに積分定数忘れていませんか？

最初の圧力をP_0（=600mmHg）とするなら、NO2の分圧は時間tを用いて
P(NO2) = P_0/[P_0*kt +1]となると思いますが、反応したNO2の分圧ΔPは
ΔP = P_0 - P(NO2) = P_0^2*kt/[P_0*kt+1]
が60%進んでいることより、ΔP=60/100*P_0
の方程式を解けばt=3分、とか入れるとkが求められると思います。
体積と温度は、おそらくkの単位系を濃度に変えるためのものではないでしょうか？（設問がkの単位がmmHgではなくmol/lとかになっていませんか？）
本来、反応速度は分圧でなく濃度に依存するものです。たまたま、今回の問題の設定が容積一定なので、分圧と濃度が比例しており、そのまま分圧で計算できるわけです。

回答No.1

sa2ko2ko

ヒントです。
問題では、容積一定なので分圧は物質量に比例します。各物質の分圧をP(化学式)と表すとすると、
２NO2→２NO＋O2　の反応の関係から酸素を基準にすると
-dP(NO2)/dt = 2dP(O2)/dt, dP(NO)/dt = 2dP(O2)/dt
これを、NO2を使った形に直すと
dP(O2)/dt = -1/2*dP(NO2)/dt, dP(NO)/dt = -dP(NO2)/dtになりますよね。
おそらく、反応速度は速度定数kを用いると
-dP(NO2)/dt = k*P(NO2)^2
となると思うのですが、ここから頑張れませんか？

お礼

ありがとうございます。まず、分圧を設定するのですね。
自分なりに続きを解いた結果、

dP(O2)/dt = -1/2*dP(NO2)/dt, dP(NO)/dt = -dP(NO2)/dt　より
P(NO2)=(-1/2)P(O2)=-P(NO)

P=P(NO2)+P(O)+P(NO)より　P=(-2)P(NO2)→P(NO2)=(-1/2)P

-dP(NO2)/dt = k*P(NO2)^2をtで積分すると

1/P(NO2)-1/P(NO2)0=kt

よって1/((-1/2)P)-1/((-1/2)P)0=kt となりました。また、（２）はこの式で解けそうですが

２ｄｍ＾３と　６００℃の条件にはどのような意味があるのでしょうか？？