62 第3編 物質の変化 115 〈NO2とNO の平衡〉 ★★ 褐色の気体NO と無色の気体N2O4 は, 0~140℃の範囲において①式で示すような 平衡関係が存在する。 N2O4 (気) 2NO2(気) ...... ① この混合気体を用いた実験1,2について,次の各問いに有効数字2桁で答えよ。 (実験1) この混合気体を2本の試験管に入れ, > 右図のように連結した。 この試験管をそれぞれ氷 水および熱湯に浸して色の変化を観察したところ, 高温側の気体の色が濃くなった。 (0 (実験2) ピストン付き容器に0.010molのNO00~00 を入れ、容器内の温度を67℃ 容積を1.0Lに保 ったところ, ①式で示すような平衡が成立し 合気体の圧力は4.6 × 10'Paを示した。 貴 (1) 実験1から考えて, ①式の正反応は発熱反水 応, 吸熱反応のいずれか。 また, その理由を簡 単に説明せよ。 熱湯 (2)実験2において, N2O4の解離度はいくらか。 また, 67℃での①式の圧平衡定数 K を求めよ。(気体定数R = 8.3 × 10 Pa・L/(K・mol)とする。 D01 ($) (3)67℃に保ったまま、ピストンをゆっくり押して混合気体の圧力を 9.0×10 Pa と した。このときのN2O4 の解離度はいくらになるか。 R (早稲田大 (改)

とを解離とい い,物質がどの程度解離したかを示す割合を解離度 という。実験2でのN2O4の解離度をαとおく N2O42NO 2 (平衡時) 0.010 (1-α) 0.010×2a (t) 0.010 (1+a) (mol) 平衡混合気体についてPV=nRT を適用して、 4.6×10×1.0=0.010 (1+α) ×8.3×10×340 a=0.63 CBRIC 0 I (S) TO 平衡時の混合気体の全圧をP, N2O4, NO2 の分圧 をそれぞれPN204, PNo2 とすると, それぞ 1-a PN204 = -P [Pa〕, PNo2=- 1+α JRX 2a 1+a -P[Pa〕 4a² PNo22 (1+α)21 -P2 4a² Kp= = -P......1 PN204 1-a 1-a² ・P 1+α = 4×0.632 1-0.632 ×4.6×10≒1.21×10 [Pa]