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毒物劇物取扱者試験問題
ルシャトリエの原理1
問題
熱化学方程式で示される化学反応が、ある温度、圧力のもとで平衡状態にある。
$ \hspace{20pt} \ce{ H2 (気) + I2 (気) = 2HI(気) + 9kJ }$
平衡が右に移動する操作として、適切なものは次のうちどれか。
関西広域連合統一
解 説
選択肢(5)温度を下げる が適切です。
圧力を高めても低くしてもこの反応の平衡は変わりません。
ヨウ化水素ガスを添加するとヨウ化水素を減少させる方向に平衡は移動します。
温度を上げると吸熱方向に平衡は移動し、温度を下げると発熱方向に平衡は移動します。
の反応が平衡状態にあるとき、$\ce{H2}$や$\ce{I2}$を加えると、平衡は右に移動して新たな平衡状態になる。
また、$\ce{HI}$を取り除いても、平衡が右に移動して新たな平衡状態となる。
このように、
物質の濃度を増加させると、増加した物質を消費する方向、
物質の濃度を減少させると、減少した物質を生成する方向
に平衡は移動する。
の反応が平衡状態にあるとき、混合気体を圧縮して圧力を大きくすると、平衡は左に移動し、逆に、混合気体の圧力を小さくすると、平衡は右に移動して新たな平衡状態になる。
このように、
圧力を大きくすると、気体の総物質量（総分子数）を小さくする方向、
圧力を小さくすると、気体の総物質量（総分子数）を大きくする方向
に平衡は移動する。
の反応が平衡状態にあるとき、温度を高くすると、平衡は吸熱反応の方向（右）に移動し、逆に温度を低くすると、平衡は発熱反応の方向（左）に移動して新たな平衡状態になる。
このように、
温度を高くすると吸熱反応の方向、
温度を低くすると発熱反応の方向
に平衡は移動する。
また、正反応の速度と逆反応の速度が同じ比率で大きくなることが知られている。
このため、
触媒は平衡状態に達するまでの時間を短くするが、
平衡は移動させない。
おまけ補足
$\ce{ N2 + 3H2 \leftrightarrows 2NH3 }$
で表される可逆反応が平衡状態にあるとき、温度を上げると $\ce{NH3}$ が分解する方向へ、また、圧力を上げると $\ce{ NH3 }$ が生成する方向へ反応がいくらか進んで、それぞれ新たな平衡状態になる。
$\ce{ N2 + 3H2 \leftrightarrows 2NH3 }$ に、温度・体積一定で $\ce{ Ar}$ を加えると？
平衡移動は起こりません。
加えた$\ce{Ar}$の量に比例して、$\ce{Ar}$の分圧だけが増え、全圧も増えます
しかし、体積が一定のため、平衡に関する $\ce{ N2 、H2 、 NH3 }$ の各分圧は、まったく変化しません。
$\ce{ N2 + 3H2 \leftrightarrows 2NH3 }$ に、温度・全圧一定で $\ce{ Ar}$ を加えると？
$\ce{ Ar}$ を加えてもなお全圧が一定であるためには、気体の体積が大きくなる必要があります。
つまり、平衡に関する$\ce{ N2 、H2 、 NH3 }$ の分圧はそれぞれ減少することになります。
言い換えると、平衡混合気体の全圧を下げることになり、その圧力減少を緩和する方向、つまり、気体の分子数が増加する方向（←）へ平衡が移動します。
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