解決済み

化学 平衡定数 どなたか解き方教えていただきたいです。どうぞ宜しくお願いします。

1番下の問題です。             答えは4.1です。

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以下の文章をAIにコピペして、「読める文章に変換して」とお伝えください。式などが変換されると思います。


この問題のポイントは、**「反応によって気体のモル数がどう変化したか」**を把握することです。問題文から、物質Aが分解して別の気体(仮にBとします)が生じていると考えられます。全圧が P_0 から 1.25P_0 に増えているため、反応式は \text{A} \rightleftharpoons n\text{B} (n > 1)の形になります。

一般的な大学入試の典型題として、\text{A} \rightleftharpoons 2\text{B}(例:\text{N}_2\text{O}_4 \rightleftharpoons 2\text{NO}_2)の反応として解説します。

a の解説:平衡時のAの物質量

まず、温度 T_1、容積 V における最初の状態を考えます。

* 初期のAの物質量:n_0 = 8.0 \times 10^{-2} \text{ mol}

* 初期の圧力:P_0

* 状態方程式:P_0 V = n_0 R T_1

次に、Aが x \text{ [mol]} 反応したとすると、平衡時の各物質量は以下のようになります。

* * 変化量:-x, +2x

* 平衡時:(n_0 - x), 2x

* 全物質量: (n_0 - x) + 2x = n_0 + x

【圧力の比から x を求める】

温度と容積が一定なので、圧力は物質量に比例します。


【平衡時のAの物質量を計算】

平衡時のAは n_0 - x なので:


答え:③ 0.060

b の解説:平衡定数の比 K_2/K_1

平衡定数 K は(濃度で考える場合) K = \frac{[\text{B}]^2}{[\text{A}]} = \frac{(n_{\text{B}}/V)^2}{n_{\text{A}}/V} = \frac{{n_{\text{B}}}^2}{n_{\text{A}} \cdot V} となります。

1. 温度 T_1 での K_1

* * * 2. 温度 T_2 での物質量を求める

温度 T_2 = 1.12 T_1、圧力 P = 1.61 P_0 の時の全物質量を n_{total} とします。

状態方程式 PV = nRT より:


この時のAの変化量を y とすると、全物質量は n_0 + y なので:

n_0 + y = 1.4375 n_0 \implies y = 0.4375 n_0

* * 3. K_2 を計算して比をとる

K_2 = \frac{(0.875 n_0)^2}{0.5625 n_0 \cdot V} = \frac{0.765625}{0.5625} \cdot \frac{n_0}{V} \approx 1.361 \cdot \frac{n_0}{V}

比率 \frac{K_2}{K_1} = \frac{1.361}{1/3} = 1.361 \times 3 \approx 4.08

答え:あ=4, い=1 (約4.1倍、選択肢の精度によりますが整数なら「4」倍)

計算過程で不明な点はありますか?もし反応式が A \rightleftharpoons 2B 以外(例えば A \rightleftharpoons B+C など)であれば数値が変わりますので、必要であれば教えてください。

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