第13章化学平衡の基本概念

Key Concepts and Summary重要な概念とまとめ

The composition of a reaction mixture may be represented by a mathematical function known as the reaction quotient, Q. For a reaction at equilibrium, the composition is constant, and Q is called the equilibrium constant, K.

反応混合物の組成は、反応商Qという数学的な関数で表せる。平衡にある反応では組成が一定であり、そのときのQを平衡定数Kという。

A homogeneous equilibrium is an equilibrium in which all components are in the same phase. A heterogeneous equilibrium is an equilibrium in which components are in two or more phases.

均一平衡とは、すべての成分が同じ相に存在する平衡である。不均一平衡とは、成分が二つ以上の相に存在する平衡である。

Key Equations重要な式

Q_{c} = \frac{[C]^{x} {[D]}^{y}}{[A]^{m} {[B]}^{n}} for the reaction m A + n B ⇌ x C + y D

Q_{c} = \frac{[C]^{x} {[D]}^{y}}{[A]^{m} {[B]}^{n}} 次の反応について m A + n B ⇌ x C + y D

Q_{P} = \frac{{(P_{C})}^{x} {(P_{D})}^{y}}{{(P_{A})}^{m} {(P_{B})}^{n}} for the reaction m A + n B ⇌ x C + y D

Q_{P} = \frac{{(P_{C})}^{x} {(P_{D})}^{y}}{{(P_{A})}^{m} {(P_{B})}^{n}} 次の反応について m A + n B ⇌ x C + y D

P = MRT

P＝MRT

K_c = Q_c at equilibrium

平衡でK_c＝Q_c

K_p = Q_p at equilibrium

平衡でK_p＝Q_p

K_P = K_c (RT)^Δn

K_P＝K_c(RT)^Δn

Chemistry End of Chapter Exercises章末問題

Exercises 6–30練習問題 6–30

Exercise 6問題 6

Explain why there may be an infinite number of values for the reaction quotient of a reaction at a given temperature but there can be only one value for the equilibrium constant at that temperature.

ある温度での反応商には無数の値があり得るのに、その温度での平衡定数は一つの値しかとれない理由を説明しなさい。

Exercise 7問題 7

Explain why an equilibrium between Br₂(l) and Br₂(g) would not be established if the container were not a closed vessel shown in Figure 13.4.

容器が図13.4のような密閉容器でなければ、Br₂(l)とBr₂(g)の平衡が成立しない理由を説明しなさい。

Solution解き方

Equilibrium cannot be established between the liquid and the gas phase if the top is removed from the bottle because the system is not closed; one of the components of the equilibrium, the Br₂ vapor, would escape from the bottle until all liquid disappeared. Thus, more liquid would evaporate than can condense back from the gas phase to the liquid phase.

瓶のふたを取ると閉じた系ではなくなるため、液相と気相の間に平衡は成立しない。平衡を構成する一成分であるBr₂蒸気が瓶から逃げ、やがて液体はすべてなくなる。したがって、気相から液相へ凝縮して戻る量より、蒸発する液体の量が多くなる。

Exercise 8問題 8

If you observe the following reaction at equilibrium, is it possible to tell whether the reaction started with pure NO₂ or with pure N₂O₄?

2 {NO}_{2} (g) ⇌ N_{2} O_{4} (g)

次の反応を平衡状態で観察したとき、純粋なNO₂から始めたのか、純粋なN₂O₄から始めたのかを見分けられるか。

2 {NO}_{2} (g) ⇌ N_{2} O_{4} (g)

Exercise 9問題 9

Among the solubility rules previously discussed is the statement: All chlorides are soluble except Hg₂Cl₂, AgCl, PbCl₂, and CuCl.

以前に学んだ溶解性の規則に、次の記述がある。塩化物は、Hg₂Cl₂、AgCl、PbCl₂、CuClを除いて、すべて水に溶ける。

(a) Write the expression for the equilibrium constant for the reaction represented by the equation

AgCl (s) ⇌ {Ag}^{+} (a q) + {Cl}^{−} (a q) .

Is K_c > 1, < 1, or ≈ 1? Explain your answer.

(a) 反応式

AgCl (s) ⇌ {Ag}^{+} (a q) + {Cl}^{−} (a q) .

で表される反応の平衡定数の式を書きなさい。K_cは1より大きいか、小さいか、それともほぼ1か。理由も説明しなさい。

(b) Write the expression for the equilibrium constant for the reaction represented by the equation

{Pb}^{2+} (a q) + 2 {Cl}^{−} (a q) ⇌ {PbCl}_{2} (s) .

Is K_c > 1, < 1, or ≈ 1? Explain your answer.

(b) 反応式

{Pb}^{2+} (a q) + 2 {Cl}^{−} (a q) ⇌ {PbCl}_{2} (s) .

で表される反応の平衡定数の式を書きなさい。K_cは1より大きいか、小さいか、それともほぼ1か。理由も説明しなさい。

Solution解き方

(a) K_c = [Ag⁺][Cl⁻] < 1. AgCl is insoluble; thus, the concentrations of ions are much less than 1 M; (b)

K_{c} = \frac{1}{[{Pb}^{2+}] {[{Cl}^{−}]}^{2}}

> 1 because PbCl₂ is insoluble and formation of the solid will reduce the concentration of ions to a low level (<1 M).

(a) K_c＝[Ag⁺][Cl⁻]＜1。AgClは不溶性なので、イオン濃度は1 Mよりはるかに低い。(b)

K_{c} = \frac{1}{[{Pb}^{2+}] {[{Cl}^{−}]}^{2}}

＞1。PbCl₂は不溶性であり、固体が生じるとイオン濃度は低い値（1 M未満）まで下がるためである。

Exercise 10問題 10

Among the solubility rules previously discussed is the statement: Carbonates, phosphates, borates, and arsenates—except those of the ammonium ion and the alkali metals—are insoluble.

以前に学んだ溶解性の規則に、次の記述がある。炭酸塩、リン酸塩、ホウ酸塩、ヒ酸塩は、アンモニウムイオンとアルカリ金属の塩を除いて、不溶性である。

(a) Write the expression for the equilibrium constant for the reaction represented by the equation

{CaCO}_{3} (s) ⇌ {Ca}^{2+} (a q) + {CO}_{3}^{2−} (aq) .

Is K_c > 1, < 1, or ≈ 1? Explain your answer.

(a) 反応式

{CaCO}_{3} (s) ⇌ {Ca}^{2+} (a q) + {CO}_{3}^{2−} (aq) .

で表される反応の平衡定数の式を書きなさい。K_cは1より大きいか、小さいか、それともほぼ1か。理由も説明しなさい。

(b) Write the expression for the equilibrium constant for the reaction represented by the equation

3 {Ba}^{2+} (a q) + 2 {PO}_{4}^{3−} (a q) ⇌ {Ba}_{3} {({PO}_{4})}_{2} (s) .

Is K_c > 1, < 1, or ≈ 1? Explain your answer.

(b) 反応式

3 {Ba}^{2+} (a q) + 2 {PO}_{4}^{3−} (a q) ⇌ {Ba}_{3} {({PO}_{4})}_{2} (s) .

で表される反応の平衡定数の式を書きなさい。K_cは1より大きいか、小さいか、それともほぼ1か。理由も説明しなさい。

Exercise 11問題 11

Benzene is one of the compounds used as octane enhancers in unleaded gasoline. It is manufactured by the catalytic conversion of acetylene to benzene:

3 C_{2} H_{2} (g) ⇌ C_{6} H_{6} (g) .

Which value of K_c would make this reaction most useful commercially? K_c ≈ 0.01, K_c ≈ 1, or K_c ≈ 10. Explain your answer.

英語のヒント

ベンゼンは、無鉛ガソリンのオクタン価を高めるために使われる化合物の一つである。アセチレンを触媒によってベンゼンへ変換して製造する。

3 C_{2} H_{2} (g) ⇌ C_{6} H_{6} (g) .

この反応が商業的に最も有用になるK_cの値は、K_c≈0.01、K_c≈1、K_c≈10のどれか。理由も説明しなさい。

Solution解き方

Since

K_{c} = \frac{[C_{6} H_{6}]}{{[C_{2} H_{2}]}^{3}},

a value of K_c ≈ 10 means that C₆H₆ predominates over C₂H₂. In such a case, the reaction would be commercially feasible if the rate to equilibrium is suitable.

英語のヒント

K_{c} = \frac{[C_{6} H_{6}]}{{[C_{2} H_{2}]}^{3}},

であるため、K_c≈10ならC₆H₆がC₂H₂より多く存在する。この場合、平衡に達する速さが適切なら、商業的に実行可能な反応となる。

Exercise 12問題 12

Show that the complete chemical equation, the total ionic equation, and the net ionic equation for the reaction represented by the equation

KI (a q) + I_{2} (a q) ⇌ {KI}_{3} (a q)

give the same expression for the reaction quotient. KI₃ is composed of the ions K⁺ and

I_{3}^{−} .

反応式

KI (a q) + I_{2} (a q) ⇌ {KI}_{3} (a q)

で表される反応について、通常の化学反応式、完全イオン反応式、正味のイオン反応式のいずれからも、同じ反応商の式が得られることを示しなさい。KI₃はK⁺イオンと

I_{3}^{−} .

からなる。

Exercise 13問題 13

For a titration to be effective, the reaction must be rapid and the yield of the reaction must essentially be 100%. Is K_c > 1, < 1, or ≈ 1 for a titration reaction?

英語のヒント

滴定が有効であるためには、反応が速く、収率が事実上100%でなければならない。滴定反応のK_cは、1より大きいか、小さいか、それともほぼ1か。

Solution解き方

K_c > 1

K_c＞1

Exercise 14問題 14

For a precipitation reaction to be useful in a gravimetric analysis, the product of the reaction must be insoluble. Is K_c > 1, < 1, or ≈ 1 for a useful precipitation reaction?

英語のヒント

沈殿反応が重量分析に有用であるためには、反応生成物が不溶性でなければならない。有用な沈殿反応のK_cは、1より大きいか、小さいか、それともほぼ1か。

Exercise 15問題 15

Write the mathematical expression for the reaction quotient, Q_c, for each of the following reactions:

次の各反応について、反応商Q_cの数式を書きなさい。

(a)

{CH}_{4} (g) + {Cl}_{2} (g) ⇌ {CH}_{3} Cl (g) + HCl (g)

(a)

{CH}_{4} (g) + {Cl}_{2} (g) ⇌ {CH}_{3} Cl (g) + HCl (g)

(b)

N_{2} (g) + O_{2} (g) ⇌ 2 NO (g)

(b)

N_{2} (g) + O_{2} (g) ⇌ 2 NO (g)

(c)

2 {SO}_{2} (g) + O_{2} (g) ⇌ 2 {SO}_{3} (g)

(c)

2 {SO}_{2} (g) + O_{2} (g) ⇌ 2 {SO}_{3} (g)

(d)

{BaSO}_{3} (s) ⇌ BaO (s) + {SO}_{2} (g)

(d)

{BaSO}_{3} (s) ⇌ BaO (s) + {SO}_{2} (g)

(e)

P_{4} (g) + 5 O_{2} (g) ⇌ P_{4} O_{10} (s)

(e)

P_{4} (g) + 5 O_{2} (g) ⇌ P_{4} O_{10} (s)

(f)

{Br}_{2} (g) ⇌ 2 Br (g)

(f)

{Br}_{2} (g) ⇌ 2 Br (g)

(g)

{CH}_{4} (g) + 2 O_{2} (g) ⇌ {CO}_{2} (g) + 2 H_{2} O (l)

(g)

{CH}_{4} (g) + 2 O_{2} (g) ⇌ {CO}_{2} (g) + 2 H_{2} O (l)

(h)

{CuSO}_{4} · 5 H_{2} O (s) ⇌ {CuSO}_{4} (s) + 5 H_{2} O (g)

(h)

{CuSO}_{4} · 5 H_{2} O (s) ⇌ {CuSO}_{4} (s) + 5 H_{2} O (g)

Solution解き方

(a)

Q_{c} = \frac{[{CH}_{3} Cl] [HCl]}{[{CH}_{4}] [{Cl}_{2}]};

(b)

Q_{c} = \frac{{[NO]}^{2}}{[N_{2}] [O_{2}]};

(c)

Q_{c} = \frac{{[{SO}_{3}]}^{2}}{{[{SO}_{2}]}^{2} [O_{2}]};

(d) Q_c = [SO₂]; (e)

Q_{c} = \frac{1}{[P_{4}] {[O_{2}]}^{5}};

(f)

Q_{c} = \frac{{[Br]}^{2}}{[{Br}_{2}]};

(g)

Q_{c} = \frac{[{CO}_{2}]}{[{CH}_{4}] {[O_{2}]}^{2}};

(h) Q_c = [H₂O]⁵

(a)

Q_{c} = \frac{[{CH}_{3} Cl] [HCl]}{[{CH}_{4}] [{Cl}_{2}]};

(b)

Q_{c} = \frac{{[NO]}^{2}}{[N_{2}] [O_{2}]};

(c)

Q_{c} = \frac{{[{SO}_{3}]}^{2}}{{[{SO}_{2}]}^{2} [O_{2}]};

(d) Q_c＝[SO₂]、(e)

Q_{c} = \frac{1}{[P_{4}] {[O_{2}]}^{5}};

(f)

Q_{c} = \frac{{[Br]}^{2}}{[{Br}_{2}]};

(g)

Q_{c} = \frac{[{CO}_{2}]}{[{CH}_{4}] {[O_{2}]}^{2}};

(h) Q_c＝[H₂O]⁵。

Exercise 16問題 16

Write the mathematical expression for the reaction quotient, Q_c, for each of the following reactions:

次の各反応について、反応商Q_cの数式を書きなさい。

(a)

N_{2} (g) + 3 H_{2} (g) ⇌ 2 {NH}_{3} (g)

(a)

N_{2} (g) + 3 H_{2} (g) ⇌ 2 {NH}_{3} (g)

(b)

4 {NH}_{3} (g) + 5 O_{2} (g) ⇌ 4 NO (g) + 6 H_{2} O (g)

(b)

4 {NH}_{3} (g) + 5 O_{2} (g) ⇌ 4 NO (g) + 6 H_{2} O (g)

(c)

N_{2} O_{4} (g) ⇌ 2 {NO}_{2} (g)

(c)

N_{2} O_{4} (g) ⇌ 2 {NO}_{2} (g)

(d)

{CO}_{2} (g) + H_{2} (g) ⇌ CO (g) + H_{2} O (g)

(d)

{CO}_{2} (g) + H_{2} (g) ⇌ CO (g) + H_{2} O (g)

(e)

{NH}_{4} Cl (s) ⇌ {NH}_{3} (g) + HCl (g)

(e)

{NH}_{4} Cl (s) ⇌ {NH}_{3} (g) + HCl (g)

(f)

2 Pb {({NO}_{3})}_{2} (s) ⇌ 2 PbO (s) + 4 {NO}_{2} (g) + O_{2} (g)

(f)

2 Pb {({NO}_{3})}_{2} (s) ⇌ 2 PbO (s) + 4 {NO}_{2} (g) + O_{2} (g)

(g)

2 H_{2} (g) + O_{2} (g) ⇌ 2 H_{2} O (l)

(g)

2 H_{2} (g) + O_{2} (g) ⇌ 2 H_{2} O (l)

(h)

S_{8} (g) ⇌ 8 S (g)

(h)

S_{8} (g) ⇌ 8 S (g)

Exercise 17問題 17

The initial concentrations or pressures of reactants and products are given for each of the following systems. Calculate the reaction quotient and determine the direction in which each system will proceed to reach equilibrium.

次の各系について、反応物と生成物の初濃度または初期圧力が与えられている。反応商を計算し、平衡に達するまでに系がどちらの方向へ進むかを求めなさい。

(a)

2 {NH}_{3} (g) ⇌ N_{2} (g) + 3 H_{2} (g) K_{c} = 17;

[NH₃] = 0.20 M, [N₂] = 1.00 M, [H₂] = 1.00 M

(a)

2 {NH}_{3} (g) ⇌ N_{2} (g) + 3 H_{2} (g) K_{c} = 17;

[NH₃]＝0.20 M、[N₂]＝1.00 M、[H₂]＝1.00 M。

(b)

2 {NH}_{3} (g) ⇌ N_{2} (g) + 3 H_{2} (g) K_{P} = 6.8 \times 10^{4};

NH₃ = 3.0 atm, N₂ = 2.0 atm, H₂ = 1.0 atm

(b)

2 {NH}_{3} (g) ⇌ N_{2} (g) + 3 H_{2} (g) K_{P} = 6.8 \times 10^{4};

NH₃＝3.0 atm、N₂＝2.0 atm、H₂＝1.0 atm。

(c)

2 {SO}_{3} (g) ⇌ 2 {SO}_{2} (g) + O_{2} (g) K_{c} = 0.230;

[SO₃] = 0.00 M, [SO₂] = 1.00 M, [O₂] = 1.00 M

(c)

2 {SO}_{3} (g) ⇌ 2 {SO}_{2} (g) + O_{2} (g) K_{c} = 0.230;

[SO₃]＝0.00 M、[SO₂]＝1.00 M、[O₂]＝1.00 M。

(d)

2 {SO}_{3} (g) ⇌ 2 {SO}_{2} (g) + O_{2} (g) K_{P} = 16.5;

SO₃ = 1.00 atm, SO₂ = 1.00 atm, O₂ = 1.00 atm

(d)

2 {SO}_{3} (g) ⇌ 2 {SO}_{2} (g) + O_{2} (g) K_{P} = 16.5;

SO₃＝1.00 atm、SO₂＝1.00 atm、O₂＝1.00 atm。

(e)

2 NO (g) + {Cl}_{2} (g) ⇌ 2 NOCl (g) K_{c} = 4.6 \times 10^{4};

[NO] = 1.00 M, [Cl₂] = 1.00 M, [NOCl] = 0 M

(e)

2 NO (g) + {Cl}_{2} (g) ⇌ 2 NOCl (g) K_{c} = 4.6 \times 10^{4};

[NO]＝1.00 M、[Cl₂]＝1.00 M、[NOCl]＝0 M。

(f)

N_{2} (g) + O_{2} (g) ⇌ 2 NO (g) K_{P} = 0.050;

NO = 10.0 atm, N₂ = O₂ = 5 atm

(f)

N_{2} (g) + O_{2} (g) ⇌ 2 NO (g) K_{P} = 0.050;

NO＝10.0 atm、N₂＝O₂＝5 atm。

Solution解き方

(a) Q_c 25 proceeds left; (b) Q_P 0.22 proceeds right; (c) Q_c undefined proceeds left; (d) Q_P 1.00 proceeds right; (e) Q_P 0 proceeds right; (f) Q_c 4 proceeds left

(a) Q_cは25、左へ進む。(b) Q_Pは0.22、右へ進む。(c) Q_cは定義できず、左へ進む。(d) Q_Pは1.00、右へ進む。(e) Q_Pは0、右へ進む。(f) Q_cは4、左へ進む。

Exercise 18問題 18

(a)

2 {NH}_{3} (g) ⇌ N_{2} (g) + 3 H_{2} (g) K_{c} = 17;

[NH₃] = 0.50 M, [N₂] = 0.15 M, [H₂] = 0.12 M

(a)

2 {NH}_{3} (g) ⇌ N_{2} (g) + 3 H_{2} (g) K_{c} = 17;

[NH₃]＝0.50 M、[N₂]＝0.15 M、[H₂]＝0.12 M。

(b)

2 {NH}_{3} (g) ⇌ N_{2} (g) + 3 H_{2} (g) K_{P} = 6.8 \times 10^{4};

NH₃ = 2.00 atm, N₂ = 10.00 atm, H₂ = 10.00 atm

(b)

2 {NH}_{3} (g) ⇌ N_{2} (g) + 3 H_{2} (g) K_{P} = 6.8 \times 10^{4};

NH₃＝2.00 atm、N₂＝10.00 atm、H₂＝10.00 atm。

(c)

2 {SO}_{3} (g) ⇌ 2 {SO}_{2} (g) + O_{2} (g) K_{c} = 0.230;

[SO₃] = 2.00 M, [SO₂] = 2.00 M, [O₂] = 2.00 M

(c)

2 {SO}_{3} (g) ⇌ 2 {SO}_{2} (g) + O_{2} (g) K_{c} = 0.230;

[SO₃]＝2.00 M、[SO₂]＝2.00 M、[O₂]＝2.00 M。

(d)

2 {SO}_{3} (g) ⇌ 2 {SO}_{2} (g) + O_{2} (g) K_{P} = 6.5 atm;

SO₂ = 1.00 atm, O₂ = 1.130 atm, SO₃ = 0 atm

(d)

2 {SO}_{3} (g) ⇌ 2 {SO}_{2} (g) + O_{2} (g) K_{P} = 6.5 atm;

SO₂＝1.00 atm、O₂＝1.130 atm、SO₃＝0 atm。

(e)

2 NO (g) + {Cl}_{2} (g) ⇌ 2 NOCl (g) K_{P} = 2.5 \times 10^{3};

NO = 1.00 atm, Cl₂ = 1.00 atm, NOCl = 0 atm

(e)

2 NO (g) + {Cl}_{2} (g) ⇌ 2 NOCl (g) K_{P} = 2.5 \times 10^{3};

NO＝1.00 atm、Cl₂＝1.00 atm、NOCl＝0 atm。

(f)

N_{2} (g) + O_{2} (g) ⇌ 2 NO (g) K_{c} = 0.050;

[N₂] = 0.100 M, [O₂] = 0.200 M, [NO] = 1.00 M

(f)

N_{2} (g) + O_{2} (g) ⇌ 2 NO (g) K_{c} = 0.050;

[N₂]＝0.100 M、[O₂]＝0.200 M、[NO]＝1.00 M。

Exercise 19問題 19

The following reaction has K_P = 4.50

\times

10⁻⁵ at 720 K.

N_{2} (g) + 3 H_{2} (g) ⇌ 2 {NH}_{3} (g)

次の反応の720 Kでの平衡定数はK_P＝4.50

\times

10⁻⁵である。

N_{2} (g) + 3 H_{2} (g) ⇌ 2 {NH}_{3} (g)

If a reaction vessel is filled with each gas to the partial pressures listed, in which direction will it shift to reach equilibrium? P(NH₃) = 93 atm, P(N₂) = 48 atm, and P(H₂) = 52 atm

反応容器に各気体を次の分圧になるまで入れると、平衡に達するためにどちらの方向へ移動するか。P(NH₃)＝93 atm、P(N₂)＝48 atm、P(H₂)＝52 atm。

Solution解き方

The system will shift toward the reactants to reach equilibrium.

系は反応物側へ移動して平衡に達する。

Exercise 20問題 20

Determine if the following system is at equilibrium. If not, in which direction will the system need to shift to reach equilibrium?

{SO}_{2} {Cl}_{2} (g) ⇌ {SO}_{2} (g) + {Cl}_{2} (g)

次の系が平衡にあるかを判断しなさい。平衡でない場合、平衡に達するためにはどちらの方向へ移動する必要があるか。

{SO}_{2} {Cl}_{2} (g) ⇌ {SO}_{2} (g) + {Cl}_{2} (g)

[SO₂Cl₂] = 0.12 M, [Cl₂] = 0.16 M and [SO₂] = 0.050 M. K_c for the reaction is 0.078.

[SO₂Cl₂]＝0.12 M、[Cl₂]＝0.16 M、[SO₂]＝0.050 M。この反応のK_cは0.078である。

Exercise 21問題 21

Which of the systems described in Exercise 15 are homogeneous equilibria? Which are heterogeneous equilibria?

問題15の系のうち、均一平衡はどれか。不均一平衡はどれか。

Solution解き方

(a) homogenous; (b) homogenous; (c) homogenous; (d) heterogeneous; (e) heterogeneous; (f) homogenous; (g) heterogeneous; (h) heterogeneous

(a) 均一、(b) 均一、(c) 均一、(d) 不均一、(e) 不均一、(f) 均一、(g) 不均一、(h) 不均一。

Exercise 22問題 22

Which of the systems described in Exercise 16 are homogeneous equilibria? Which are heterogeneous equilibria?

問題16の系のうち、均一平衡はどれか。不均一平衡はどれか。

Exercise 23問題 23

For which of the reactions in Exercise 15 does K_c (calculated using concentrations) equal K_P (calculated using pressures)?

問題15の反応のうち、濃度を使って求めたK_cと、圧力を使って求めたK_Pが等しくなるのはどれか。

Solution解き方

This situation occurs in (a) and (b).

(a)と(b)で等しくなる。

Exercise 24問題 24

For which of the reactions in Exercise 16 does K_c (calculated using concentrations) equal K_P (calculated using pressures)?

問題16の反応のうち、濃度を使って求めたK_cと、圧力を使って求めたK_Pが等しくなるのはどれか。

Exercise 25問題 25

Convert the values of K_c to values of K_P or the values of K_P to values of K_c.

K_cの値をK_Pへ、またはK_Pの値をK_cへ換算しなさい。

(a)

N_{2} (g) + 3 H_{2} (g) ⇌ 2 {NH}_{3} (g) K_{c} = 0.50 at 400 °C

(a)

N_{2} (g) + 3 H_{2} (g) ⇌ 2 {NH}_{3} (g) K_{c} = 0.50 at 400 °C

(b)

H_{2} (g) + I_{2} (g) ⇌ 2 HI (g) K_{c} = 50.2 at 448 °C

(b)

H_{2} (g) + I_{2} (g) ⇌ 2 HI (g) K_{c} = 50.2 at 448 °C

(c)

{Na}_{2} {SO}_{4} · 10 H_{2} O (s) ⇌ {Na}_{2} {SO}_{4} (s) + 10 H_{2} O (g) K_{P} = 4.08 \times 10^{−25} at 25 °C

(c)

{Na}_{2} {SO}_{4} · 10 H_{2} O (s) ⇌ {Na}_{2} {SO}_{4} (s) + 10 H_{2} O (g) K_{P} = 4.08 \times 10^{−25} at 25 °C

(d)

H_{2} O (l) ⇌ H_{2} O (g) K_{P} = 0.122 at 50 °C

(d)

H_{2} O (l) ⇌ H_{2} O (g) K_{P} = 0.122 at 50 °C

Solution解き方

(a) K_P = 1.6

\times

10⁻⁴; (b) K_P = 50.2; (c) K_c = 5.31

\times

10⁻³⁹; (d) K_c = 4.60

\times

10⁻³

(a) K_P＝1.6

\times

10⁻⁴、(b) K_P＝50.2、(c) K_c＝5.31

\times

10⁻³⁹、(d) K_c＝4.60

\times

10⁻³。

Exercise 26問題 26

Convert the values of K_c to values of K_P or the values of K_P to values of K_c.

K_cの値をK_Pへ、またはK_Pの値をK_cへ換算しなさい。

(a)

{Cl}_{2} (g) + {Br}_{2} (g) ⇌ 2 BrCl (g) K_{c} = 4.7 \times 10^{−2} at 25 °C

(a)

{Cl}_{2} (g) + {Br}_{2} (g) ⇌ 2 BrCl (g) K_{c} = 4.7 \times 10^{−2} at 25 °C

(b)

2 {SO}_{2} (g) + O_{2} (g) ⇌ 2 {SO}_{3} (g) K_{P} = 48.2 at 500 °C

(b)

2 {SO}_{2} (g) + O_{2} (g) ⇌ 2 {SO}_{3} (g) K_{P} = 48.2 at 500 °C

(c)

{CaCl}_{2} · 6 H_{2} O (s) ⇌ {CaCl}_{2} (s) + 6 H_{2} O (g) K_{P} = 5.09 \times 10^{−44} at 25 °C

(c)

{CaCl}_{2} · 6 H_{2} O (s) ⇌ {CaCl}_{2} (s) + 6 H_{2} O (g) K_{P} = 5.09 \times 10^{−44} at 25 °C

(d)

H_{2} O (l) ⇌ H_{2} O (g) K_{P} = 0.196 at 60 °C

(d)

H_{2} O (l) ⇌ H_{2} O (g) K_{P} = 0.196 at 60 °C

Exercise 27問題 27

What is the value of the equilibrium constant expression for the change

H_{2} O (l) ⇌ H_{2} O (g)

at 30 °C? (See Appendix E.)

30 °Cでの変化

H_{2} O (l) ⇌ H_{2} O (g)

について、平衡定数の式の値はいくらか。（付録Eを参照。）

Solution解き方

K_{P} = P_{H_{2} O} = 0.042 .

K_{P} = P_{H_{2} O} = 0.042 .

Exercise 28問題 28

Write the expression of the reaction quotient for the ionization of HOCN in water.

水中でのHOCNの電離について、反応商の式を書きなさい。

Exercise 29問題 29

Write the reaction quotient expression for the ionization of NH₃ in water.

水中でのNH₃の電離について、反応商の式を書きなさい。

Solution解き方

Q_{c} = \frac{[{NH}_{4}^{+}] [{OH}^{−}]}{[{NH}_{3}]}

Q_{c} = \frac{[{NH}_{4}^{+}] [{OH}^{−}]}{[{NH}_{3}]}

Exercise 30問題 30

What is the approximate value of the equilibrium constant K_P for the change

C_{2} H_{5} {OC}_{2} H_{5} (l) ⇌ C_{2} H_{5} {OC}_{2} H_{5} (g)

at 25 °C. (The equilibrium vapor pressure for this substance is 570 torr at 25 °C.)

25 °Cでの変化

C_{2} H_{5} {OC}_{2} H_{5} (l) ⇌ C_{2} H_{5} {OC}_{2} H_{5} (g)

について、平衡定数K_Pのおよその値はいくらか。（この物質の25 °Cでの平衡蒸気圧は570 torrである。）

equilibrium constant (K)

平衡定数（K）

value of the reaction quotient for a system at equilibrium; may be expressed using concentrations (K_c) or partial pressures (K_p)

平衡にある系の反応商の値。濃度を用いてK_cとして、または分圧を用いてK_pとして表せる。

heterogeneous equilibria

不均一平衡

equilibria in which reactants and products occupy two or more different phases

反応物と生成物が二つ以上の異なる相を占める平衡。

homogeneous equilibria

均一平衡

equilibria in which all reactants and products occupy the same phase

反応物と生成物がすべて同じ相を占める平衡。

law of mass action

質量作用の法則

when a reversible reaction has attained equilibrium at a given temperature, the reaction quotient remains constant

一定の温度で可逆反応が平衡に達すると、反応商は一定になるという法則。

reaction quotient (Q)

反応商（Q）

mathematical function describing the relative amounts of reactants and products in a reaction mixture; may be expressed in terms of concentrations (Q_c) or pressures (Q_p)

反応混合物中の反応物と生成物の相対量を記述する数学的な関数。濃度を用いてQ_cとして、または圧力を用いてQ_pとして表せる。