質問: 平衡定数と反応速度について教えてください 次の大問2つを解いてください。 1.so3→so2+(1/2)o2の反応が平衡に達した (1)so3の解離度をxとすると平衡時のso2と(1/2)o2はそれぞれ何モル存在するか。 (2)全圧patmのときの平衡定数kとx、pとの関係式を求めよ。 2.反応速度について (1)n2o5の熱分解反応 n2o5→2no2+(1/2)o2 は典型的な一次反応である。温度t[k]を変えて反応速度定数k[1/s]をもとめ1/tを横軸にlnkを横軸にとり両者の関係を図に示すと勾配が -1.22×10^4[k] の直線が得られた。反応の活性化エネルギーを求めよ。ただし、r=8.31[j/kmol] (2)上記の反応の318kにおける反応速度定数は 4.98×10^-4[1/s] であった。半減期を求めよ。
回答: 答えをお教えするのは簡単なんですが、それでは何の意味もなさそうなので、ヒントだけ教えます。 1.平衡濃度の問題 (1)は、適当なxの値、例えば0.2の時、どうなるかを考えてみてください。これで判らなければ,他のケース、例えばx=0.4の場合を考えてみてください。2つも考えれば、一般的なケースを式で表すのは簡単でしょう。 (2)は、平衡定数の式に、それぞれの分圧をp1,p2,p3とでも仮おきし、全圧pと(1)の答えを代入して下さい。後は数式を整理するだけです。 2.反応速度の問題 (1)は、アレーニュウスの式の問題です。アレーニュウス式は、本当に基本的な式ですから、調べて下さい。この式の傾きの項が、活性化エネルギーと関係があるので、この式さえ判れば、掛け算・割り算で解ける問題です。 (2)は、一次反応速度の問題ですね。 -d[n2o5]/dtが[n2o5]の濃度に比例し、その比例定数が、反応速度定数です。この式を書いて、t=0の時[n2o5]=1,t=t1の時[n2o5]=0.5の条件で積分すれば、半減期がt1として求まります。尚、正しくはt=0の時[n2o5]=c1,t=t1の時[n2o5]=c1/2として求めるのですが、途中でc1が消えて同じ結果となります。