大問Ⅱ　結合エネルギーと化学平衡（H₂＋I₂⇄2HI）理論化学・難易度 標準　

15 ⑥（299）

　反応熱は（生成物の結合エネルギーの総和）−（反応物の結合エネルギーの総和）で表される。H−I の結合エネルギーを x kJ/mol とすると，HI は 2 mol 生成するので 10＝2x−(436＋152)。

　これを解くと 2x＝598，x＝299 kJ/mol となる。

16 ③（177）

　正反応は発熱反応なので，生成物のエネルギーは反応物より 10 kJ 低い。逆反応は生成物側から同じ遷移状態まで登ることになる。

　したがって逆反応の活性化エネルギーは（正反応の活性化エネルギー）＋（反応熱）＝167＋10＝177 kJ である。

17 ②

　反応開始時には H₂ と I₂ しか存在しないので v₁ が最大で v₂ は 0 である。反応が進むと H₂，I₂ が減って v₁ は小さくなり，HI が増えて v₂ は大きくなる。

　やがて v₁＝v₂ となって平衡に達し，両者は同じ値に収束する。この挙動を表すのは② のグラフである。

18 ③

　式(1) より正反応は発熱反応である。温度を上げるとルシャトリエの原理により吸熱方向，すなわち左向きに平衡が移動する。

　平衡定数 K＝[HI]²÷([H₂][I₂]) の分母が大きく分子が小さくなるので，温度上昇にともなって平衡定数は小さくなる。

19 ⓪（ルシャトリエ）

　条件変化の影響を和らげる向きに平衡が移動するという内容は，ルシャトリエの原理（平衡移動の原理）そのものである。

20 ③（平衡は移動しない）

　圧力を上げると気体分子の数が減る向きに平衡が移動する。しかし式(2) は左辺・右辺とも気体が 2 分子ずつで，反応の前後で分子数が変わらない。

　したがって圧力を変えても平衡は移動しない。

21 ①（右向きの反応が進む）

　水素を加えると，加えた水素を減らす向きに平衡が移動する。H₂ が消費されるのは右向きの反応なので，平衡は右に移動する。

22 ③（49）

　HI が 7.0 mol 生じたので H₂，I₂ はそれぞれ 3.5 mol ずつ減り，平衡時は H₂ が 5.5−3.5＝2.0 mol，I₂ が 4.0−3.5＝0.5 mol，HI が 7.0 mol である。

　容積 100 L なのでモル濃度に直して K＝(7.0÷100)²÷{(2.0÷100)×(0.5÷100)}＝49 となる。

23 ⑨（7.8）

　減少した水素の物質量を a mol とすると平衡時は H₂ が 5.0−a，I₂ が 5.0−a，HI が 2a で，容積 150 L はすべての項で約分されて消える。

　K＝(2a)²÷(5.0−a)²＝49 より 2a÷(5.0−a)＝7（濃度は正なので正の根をとる），これを解いて a＝35÷9 となる。

　よって HI は 2a＝70÷9 ≒ 7.8 mol である。