解答①

Report
演習課題 1
(P. 137)
【解答】
クラウジウス-クラペイロンの式
を用いて計算する
ここで、
T* = 85.8 [℃] = 359.0 [K]
のとき
p* = 1.3 [kPa] (= 1.3×103 [Pa])
T = 119.3 [℃] = 392.5 [K]
のとき
p = 5.3 [kPa] (= 5.3×103 [Pa])
(a) 蒸発エンタルピー
ΔvapH
第一式の両辺の自然対数をとり、変形すると、
χ = ln (p*/ p) = ln ( 1.3 / 5.3) = -1.405 [-]
第二式から、
ΔvapH = χ R / (1/T -1 / T*)
(-1.405 [-])× (8.3145 [J K-1 mol-1])
=
1/392.5 [K] - 1/359.0 [K]
= 4.914 ×105 [J mol-1] = 49.1 [kJ mol-1]
(b) 通常沸点 Tb
T* = 119.3 [℃] = 392.5 [K]
のとき
p = 101.3 [kPa] = ( 1.013×105 [Pa])
χ = ln (5.3/101.3) = -2.950 [-],
よって、
p* = 5.3 [kPa] (= 5.3×103 [Pa])
となる
Tb を求める
(a) より、 ΔvapH =49.1×103 [J mol-1]
χ R
+ (1 / T)
1/ Tb =
ΔvapH
(-2.950[-])× (8.3145 [J K-1 mol-1])
=
1
+
(49.1×103 [J mol-1] )
(392.5 [K])
= (-0.050×10-3) + (2.548×10-3) = 2.049×10-3 [K-1]
従って、
Tb = (2.049×10-3 ) -1 = 488.1 = 488 [K] = 215 [℃]
(b) 通常沸点における蒸発エントロピー
ΔvapS
ΔvapS = ΔvapH / Tb
= (49.1×103 [J mol-1]) / (488 [K])
1
= 1.006 [J K-1 mol-1]
演習課題 1
(P. 175)
N2
H2
p [Pa]
n [mol]
T [K]
1.01×105 1.01×105
n/2
n/2
298
298
V [m3]
2.5 ×10-3
N2 +H2
1.01×105
n
298
2.5 ×10-3
5.0 ×10-3
p
V
/
R
T
n = {(1.01×105 [Pa])×(5.0×10-3 [m3])} / {(8.31 [J K-1 mol-1])×(298 [K])}
= 0.203 [mol]
xN2 = xH2 = 0.5 [-]
ΔmixG = (0.203 [mol])×(8.31 [J K-1 mol-1])×((298 [K])
×{0.5×ln (0.5) + 0.5×ln (0.5)}
= -350 [J] = -0.35 [kJ]
ΔmixS = ΔmixG / T = (-350 [J]) / (298 [K])
2
= -1.17
= -1.2 [J K-1]
(P. 242)
初期量
A (N2O4): n
平衡時の解離度
α (= 18.46/100)
平衡時の量
A: n(1-α)
B (NO2): 0
B: 2 nα
モル分率
(a) 平衡定数
(p = 1 [bar])
= 4×(0.18462)/(1-0.18462) = 0.14111 [-]
(b) 標準反応ギブズエネルギー
ΔrGo = -RT ln K
= -(8.3145 [J K-1 mol-1])×((298.15 [K])×ln (0.1411)
= 4854.2 [J mol-1] = 4.854 [kJ mol-1]
(c) 100℃における平衡定数
25℃(T1)、100℃(T2)における平衡定数をそれぞれK1, K2とすると、
ln (K2/K1) = -ΔrHo / R × (1/T2 -1/T1)
より、
ln K2 = ln K1 -ΔrHo / R × (1/T2 -1/T1)
T1 = 298.15 [K]
K1 = 01411
ΔrHo = 57.2×103 [J mol-1]
T2 = 373.15 [K]
R = 8.3145 [J K-1 mol-1 ] を代入して、
ln K2 =2.678
6
したがって、 K2 = 14.55 [-]
(P. 242)
2A
初期量 [mol]
BがX[mol]反応したとき
+
1.00
1.00-2X
B
⇄
3C
+
2D
Total
2.00
0
1.00
4.00
2.00-X
3X
1.00+2X
4.00+2X
平衡時の C の量が 0.90 [mol] でることから、X = 0.30 [mol]
平衡時の量 [mol]
0.40
1.70
0.90
1.60
(a) モル分率 [-]
0.087
0.370
0.196
0.348
4.60
1
xC3 ・xD2
(0.196)3 ・(0.348)2
3
(b) Kx = -------------------- = ---------------------------- = 0.325 = 0.33 [-]
xA2・xB
(0.087) 2・(0.370)
(pC /po)3 ・(pD /po) 2
xC3 ・xD2
p
p
(c) K = ------------------------------- = ---------------- ・(------)2 = Kx (------)2
(pA /po)2・(pC /po)
xA2・xB
po
po
= Kx = 0.33 [-]
(p =1.00 [bar])
8
(d) ΔrGo =-RT ln K =- 8.31×298× ln 0.325 = 2.77×103 [J mol-1]=2.8 [kJ mol-1]

similar documents