窒素と水素からアンモニアが生じる反応は発熱反応であり、反応が進むと気体の総物質量…
窒素と水素からアンモニアが生じる反応は発熱反応であり、反応が進むと気体の総物質量が減る。この反応が一定温度で平衡に達している混合気体に、条件の変化を加えたときの記述として、正しいのはどれか。
- ⑴ 温度を上げると平衡定数が小さくなり、平衡はアンモニアが分解する向きへ移る。発熱反応では温度を上げると吸熱の向き（逆反応）が有利になり、平衡定数そのものが小さくなります。
- ⑵ 生じたアンモニアを系外へ取り除くと、平衡定数が大きくなって正反応が進む。取り除くと平衡は正反応の向きへ移りますが、温度が一定であれば平衡定数の値は同じです。
- ⑶ 体積を一定に保ってアルゴンを加えると、各成分の分圧が下がって平衡が分解の向きへ移る。体積一定で不活性な気体を加えても、反応に関わる各成分の分圧は変わらず、平衡は移動しません。
- ⑷ 全体を圧縮して圧力を上げると、平衡定数が大きくなってアンモニアの割合が増える。圧縮でアンモニアの割合は増えますが、平衡定数は温度で決まる値で、圧力を変えても変化しません。
- ⑸ 鉄を主成分とする触媒を加えると、平衡がアンモニアの生じる向きへ移って収率が上がる。触媒は正反応と逆反応を同じだけ速めるので、平衡に達する時間は短くなりますが平衡の位置は変わりません。
解説
正解は⑴です。平衡定数は温度だけで決まり、発熱反応では温度を上げると吸熱の向き、つまり逆反応が有利になるため平衡定数が小さくなります。圧力を上げたり生成物を除いたりすると平衡は移動しますが、平衡定数は変わりません。触媒は平衡に達する速さを変えるだけで平衡の位置は変えず、体積一定で不活性な気体を加えても各成分の分圧が変わらないため平衡は移動しません。
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