大問Ⅲ　反応速度と化学平衡、平衡定数、ルシャトリエの原理物質の変化と平衡・難易度 標準　

26 ⑧（2.7）

　A₂＋B₂ ⇄ 2ABでは、A₂とB₂は同じ物質量ずつ消費される。

　20 sまでに[A₂]は2.0から1.7へ0.3 mol/L減少したので、[B₂]＝3.0−0.3＝2.7 mol/L。

27 ②（0.60）

　係数比よりA₂が1 mol反応するとABは2 mol生成する。

　[A₂]の減少分0.3 mol/Lの2倍で[AB]＝0.3×2＝0.60 mol/L。

28 ①（1.0）

　平均減少速度は−Δ[A₂]/Δtで求める。

　(1.7−1.0)/(90−20)＝0.7/70＝0.010＝1.0×10⁻² mol/(L・s)なので仮数部は1.0。

29 ②（−2）

　同じ計算0.7/70＝1.0×10⁻² mol/(L・s)より、指数部は−2。

30 ⑤（2.0）

　ABはA₂の2倍の速さで増加するので、平均増加速度は(1.7−1.0)×2/(90−20)＝2.0×10⁻² mol/(L・s)。

　よって仮数部は2.0。

31 ②（−2）

　同じ計算1.4/70＝2.0×10⁻² mol/(L・s)より、指数部は−2。

32 ④（平衡）

　正反応と逆反応の速さが等しくなり、見かけ上は各成分の濃度が変化しなくなった状態を平衡状態という。

33 ④（触媒）

　触媒を加えると反応の活性化エネルギーが下がり、平衡に達するまでの時間が短くなる。平衡そのものの位置は動かない。

　なお、問題冊子ではこの解答群の⑥中間体・⑦反応物が③・④と誤植されており、本問は全員加点の扱いになっている（「④ 触媒」と「④ 反応物」が同じ番号になるため）。

34 ②（活性化エネルギー）

　触媒は反応物がより低いエネルギーの経路を通れるようにする。

　したがって低下するのは活性化エネルギーであり、反応熱や生成熱は変化しない。

35 ③（[AB]²/([A₂][B₂])）

　平衡定数は、生成物の濃度を係数乗して分子に、反応物の濃度を係数乗して分母に置いた形で定義される。

　A₂＋B₂ ⇄ 2ABではABの係数が2なのでK＝[AB]²/([A₂][B₂])。

36 ⓪（54）

　平衡時[A₂]＝0.20 mol/Lなので、A₂の減少量は2.0−0.20＝1.8 mol/L。

　同じだけB₂も減り[B₂]＝3.0−1.8＝1.2 mol/L、ABは2倍生成して[AB]＝1.8×2＝3.6 mol/L。

　K＝3.6²/(0.20×1.2)＝12.96/0.24＝54。

37 ⓪（ルシャトリエの原理）

　平衡状態にある系の条件（濃度・圧力・温度）を変えると、その変化をやわらげる向きに平衡が移動する。

　これをルシャトリエの原理という。

38 ②（反応に変化はない）

　圧力変化で平衡が動くのは、両辺で気体分子の数が異なるときである。

　この反応は左辺が2分子、右辺も2分子で等しいので、圧力を下げても平衡は移動しない。

39 ③（反応は右に進む）

　A₂を加えると[A₂]が増えるので、その増加をやわらげる向き、すなわちA₂が消費される右向きに平衡が移動する。

40 ④（6α/(α＋2)）

　A₂を1.0 mol添加した直後は[A₂]＝0.20＋1.0＝1.2、[B₂]＝1.2、[AB]＝3.6 mol/Lである。

　新しい平衡での[AB]をxとすると、ABは(x−3.6)増え、A₂とB₂はそれぞれ(x−3.6)/2減るので、[A₂]＝[B₂]＝1.2−(x−3.6)/2＝3.0−x/2。

　K＝x²/(3.0−x/2)²の平方根をとるとα＝x/(3.0−x/2)＝2x/(6−x)となり、6α−αx＝2xよりx＝6α/(α＋2)。