例題問題(化学熱力学)

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例題問題

100℃における HO(g) の標準生成エンタルピーを求めよ。

補足

O(g)の標準生成エンタルピー、各物質の定圧モル熱容量は次の値であるとする。

補足

ただし、モル定圧熱容量は温度に依存しないとしてよい。

解答

反応式は H(g)+(1/2)O(g)=HO(g) である。

よって、



よって、キルヒホフの法則より、

例題問題

(1) アンモニア(1mol)の標準生成エントロピーを求めよ。

(2) アンモニア(1mol)の標準生成ギブズエネルギーを求めよ。

補足

計算には次の値を用いる。

(1)の解答

アンモニアの生成反応は(1/2)N(g)+(3/2)H(g)=NH(g) である。

よって、

(2)の解答

(1)より、

例題問題

(g)+3H(g)=2NH(g) を化学反応式とする。

(1) 圧平衡定数を求めよ。

(2) 濃度平衡定数を求めよ。

補足

(1)の解答

まず、アンモニア 2NH の標準生成エントロピーと標準生成ギブズエネルギーを求める。

計算すると、





一方、



よって、



よって、

(2)の解答

(1)より、

例題問題

AB(g)=A(g)+B(g) を解離反応とする。

その解離度をαとする。

(1) 圧平衡定数を求めよ。

(2) 濃度平衡定数を求めよ。

(1)の解答

いま、AB の割合は1−αである。

全圧を P とする。

モル分率を x と表す。

いま、分圧は、





よって、

(2)の解答

例題問題

2A(g)=B(g) を化学反応式とする。

その平衡において系の全圧を2倍に変化させる。

このとき、モル分率に基づく平衡定数は何倍になるか。

解答

いま、分圧は p(A)=xP、p(B)=xP である。

よって、





つまり、P が2倍になると K は2倍になる。

例題問題

(1) 黒鉛→ダイヤモンドの転移エンタルピーを求めよ。

(2) 標準状態において黒鉛とダイヤモンドはどちらが安定か。

補足

黒鉛とダイヤモンドの標準燃焼エンタルピーは次の値であるとする。

(1)の解答

いま、



よって、

(2)の解答

(1)より、ダイヤモンドの方がエンタルピーが大きい。

よって、黒鉛の方が安定である。

例題問題

水 1kg に溶質 1mol が溶けた溶液を考える。

(1) 沸点上昇を求めよ。

(2) 凝固点降下を求めよ。

ただし、水の蒸発エンタルピーは ΔHvap=40.7×10Jmol−1 である。

また、氷の融解エンタルピーは ΔHfus=6.01×10Jmol−1 である。

(1)の解答

沸点上昇は、

(2)の解答

凝固点降下は、