化学:反応速度と平衡

反応がどれくらいの速さで進むか(反応速度)と、可逆反応が見かけ上止まって見える状態(化学平衡)、そのバランスがどちらへ動くか(ルシャトリエの原理)を学びます。

だいじな考え方

• 反応速度は、単位時間あたりに反応物が減る(生成物が増える)割合です。濃度・温度を上げる、触媒を使うと反応速度は大きくなりますが、触媒は反応速度を変えるだけで、平衡の位置(平衡定数)は変えません。
• 可逆反応で、正反応の速さと逆反応の速さが等しくなり、見かけ上濃度が変化しなくなった状態を化学平衡といいます。
• 平衡定数Kは、平衡時の各物質のモル濃度を、反応式の係数だけべき乗にして組み立てた式で表され、一定温度では一定の値になります。
• ルシャトリエの原理は、平衡状態にある系に変化を与えると、その変化を打ち消す向きに平衡が移動する、という考え方です。

触媒は反応速度を変えるが、平衡の位置は変えない。

やりかた

1. 反応式の係数を確認する
2. 平衡時の各物質のモル濃度を書き出す
3. 平衡定数K=[生成物]の係数乗の積/[反応物]の係数乗の積、の形にあてはめる
4. 条件の変化(濃度・圧力・温度)があれば、それを打ち消す向きに平衡が動くと考える

れい

問題: N2+3H2⇌2NH3の平衡状態で、[N2]=1.0mol/L、[H2]=3.0mol/L、[NH3]=2.0mol/Lのとき、平衡定数Kを求めよ。

1. 平衡定数はK=[NH3]²/([N2][H2]³)の形になる
2. 数値を代入する
3. K=2.0²/(1.0×3.0³)=4.0/27

答え: 約0.15(mol/L)^-2

つまずきやすいところ

たしかめ方

• 求めた平衡定数の単位が、反応式の係数から予想される次元と合っているかを確認します。
• 条件を変えたときの平衡の移動の向きを、変化を打ち消す方向になっているか図で見直します。