化学
難しい
気体相におけるアンモニア合成の化学平衡と圧平衡定数
容積可変の密閉容器に窒素 N2\text{N}_2N2 と水素 H2\text{H}_2H2 を物質量比 1:31 : 31:3 で封入し、触媒の存在下で一定の温度 T [K]T\ [\text{K}]T [K]、一定の全圧 P [Pa]P\ [\text{Pa}]P [Pa] に保ったところ、以下の可逆反応が化学平衡に達した。
N2(気)+3H2(気)⇌2NH3(気)ΔH=−92 kJ\text{N}_2\text{(気)} + 3\text{H}_2\text{(気)} \rightleftharpoons 2\text{NH}_3\text{(気)} \quad \Delta H = -92\ \text{kJ}N2(気)+3H2(気)⇌2NH3(気)ΔH=−92 kJ
平衡状態における各気体の分圧を PN2P_{\text{N}_2}PN2, PH2P_{\text{H}_2}PH2, PNH3P_{\text{NH}_3}PNH3 とするとき、この反応の圧平衡定数 KpK_pKp は次式で定義される。
Kp=PNH32PN2⋅PH23K_p = \frac{P_{\text{NH}_3}^2}{P_{\text{N}_2} \cdot P_{\text{H}_2}^3}Kp=PN2⋅PH23PNH32
以下の問い(問1)に答えよ。
この化学平衡状態に関する記述として誤っているものを、次の A〜D のうちから一つ選べ。
全圧 PPP を一定に保ったまま温度 TTT を上げると、化学平衡は左(素反応の逆方向)へ移動する。
温度 TTT を一定に保ったまま全圧 PPP を高くすると、アンモニア NH3\text{NH}_3NH3 の生成量は増加する。
触媒の量を増やすと、正反応の速度が大きくなり、圧平衡定数 KpK_pKp の値が大きくなる。
全圧 PPP と温度 TTT を一定に保ったままアルゴン Ar\text{Ar}Ar を追加すると、平衡は左へ移動する。