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 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 ×10-3 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] 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: 2 nα 　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 ＝ －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 = 0.1411 T2 = 373.15 [K] ΔrHo = 57.2×103 [J mol-1] 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)

　　2 A + B ⇄ 3 C + 2 D Total 　 初期量 [mol] 　 　1.00　　　　 2.00　　 0 1.00　　　　 4.00 BがX[mol]反応したとき　　1.00－2X　　 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 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・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]