演習課題　１

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]) 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* =5.3 [kPa] (= 5.3×103 [Pa]) p = 101.3 [kPa] = ( 1.013×105 [Pa])　　となる　　Tb　を求める χ＝ ln (5.3/101.3) ＝－2.950 [-], (a) より、ΔvapH＝49.1×103 [J mol-1] 　よって、　　　　　　χ R 1/ Tb = ＋ (1/ T) 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(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 N2 +H2 p [Pa] 1.01×105 1.01×105 1.01×105 n [mol] n/2 n/2 n T[K] 298 298 298 V [m3] 2.5 ×10-32.5 ×10-35.0 ×10-3 pV / 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] 2 ΔmixS = ΔmixG / T = (－350 [J]) / (298 [K]) = －1.17 = －1.2 [J K-1]

（P. 242)

　初期量　　　　　　　　　　A (N2O4)：　n B (NO2): 0 　平衡時の解離度　　　　α (= 18.46/100) 　平衡時の量　　　　　　　A:n(1－α) B: 2nα 　モル分率 (a)　平衡定数 (p = 1 [bar]) = 4×(0.18462)/(1－0.18462) = 0.14111 [-] 標準反応ギブズエネルギー ΔｒGo＝－RTlnK ＝－(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、 lnK2＝ lnK1 －ΔrHo / R × (1/T2－1/T1) T1 = 298.15 [K] K1 = 01411 T2 = 373.15 [K] ΔrHo = 57.2×103 [J mol-1] R = 8.3145 [J K-1 mol-1 ]　を代入して、 lnK2＝2.678 6 　　　　　　したがって、　 K2＝　14.55[-]

（P. 242)

2 A + B ⇄ 3 C + 2 DTotal 初期量 [mol] 1.002.000 1.004.00 BがX[mol]反応したとき　　1.00－2X2.00－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 0.901.60 4.60 (a) モル分率 [-] 0.087 0.370 0.196 0.348 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・xBpopo ＝ Kx＝ 0.33 [-] (p =1.00 [bar]) 8 (d) ΔrGo＝－RTlnK＝－ 8.31×298× ln 0.325　＝ 2.77×103 [J mol-1]＝2.8 [kJ mol-1]

演習課題 １