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この問題の答えが5になるのですがどうしてでしょうか。

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A,B\ce{A,B} の分圧をぞれぞれ PA,PBP_\ce{A},P_\ce{B} とすると、この平衡が成り立つときの圧平衡定数 KPK_P

KP=PB2PAK_P=\dfrac{P_\ce{B}^2}{P_\ce{A}}

となります。


はじめの A\ce{A} の物質量を nn とし、全圧および解離度をそれぞれ P1,α P_1,\alpha とおくと、平衡時における A,B\ce{A,B} の物質量はそれぞれ n(1α),2nαn(1-\alpha),2n\alpha となるので、A,B\ce{A,B} の分圧はそれぞれ

PA=1α1+αP1, PB=2α1+αP1P_\ce{A}=\dfrac{1-\alpha}{1+\alpha}P_1, \ P_\ce{B}=\dfrac{2\alpha}{1+\alpha}P_1となり、圧平衡定数

KP=PB2PA=4α2(1+α)(1α)P1K_P=\dfrac{P_\ce{B}^2}{P_\ce{A}}=\dfrac{4\alpha^2}{(1+\alpha)(1-\alpha)}P_1です。温度が一定であれば圧平衡定数も一定なので、この式を用いて解いていきます。


P1=P,α=0.2P_1=P,\alpha=0.2 のとき、

KP=4×0.221.2×0.8P=16PK_P=\dfrac{4\times 0.2^2}{1.2\times 0.8}P=\dfrac{1}{6}Pが得られます。


また、P1=18PP_1=\dfrac{1}{8}P のとき、

KP=α22(1+α)(1α)PK_P=\dfrac{\alpha^2}{2(1+\alpha)(1-\alpha)}Pとなるので、

α22(1+α)(1α)P=16P    3α2=(1+α)(1α)    α=0.5\begin{aligned}&\dfrac{\alpha^2}{2(1+\alpha)(1-\alpha)}P=\dfrac{1}{6}P \\\iff & 3\alpha^2=(1+\alpha)(1-\alpha) \\\iff & \alpha=0.5\end{aligned}

が得られるので、答えはとなります。

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