アンモニア合成の可逆反応 N2+3H2 ⇌ 2NH3(正反応は発熱反応)が平衡状態にあるとき、平衡の移動に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
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解答正解 1
ルシャトリエの原理は、平衡状態にある系の条件(濃度・圧力・温度)を変えると、その変化を打ち消す向きに平衡が移動するというものである。加圧は気体分子数が減る正反応を有利にし、温度上昇は吸熱の逆反応を有利にする。触媒は平衡定数を変えず到達時間を短くするだけで、体積一定での不活性ガスの添加は分圧を変えないので平衡を動かさない。ハーバー・ボッシュ法はこの理論に基づき高圧・適温・触媒の条件で運転される。
選択肢ごとの判定
1正しい。ルシャトリエの原理により、圧力の増加を緩和する向き(気体分子数が 4 mol から 2 mol に減る正反応)へ移動する。
2体積一定でアルゴンを加えても各成分の濃度(分圧)は変わらないので平衡は移動しない。全圧の上昇だけでは移動の理由にならない。
3温度上昇は吸熱方向、つまりアンモニアが分解する逆反応の向きに平衡を移動させる。収率は低下する。
4触媒は正反応と逆反応の速度を同じ割合で増すだけで、平衡定数も平衡組成も変えない。平衡に達するまでの時間が短くなる。
5アンモニアを除去すると、その濃度の減少を打ち消す向き、つまりアンモニアが生成する向きに平衡が移動する。