化学平衡:学習ガイド

重要なポイント

平衡では、正反応と逆反応が同じ速さで進み、濃度が変化しなくなる。平衡定数 K は反応がどこまで進むかを示し、ルシャトリエの原理は平衡がどう移動するかを予測する。

• aA + bB ⇌ cC + dD では K_c = [C]ᶜ[D]ᵈ ÷ ([A]ᵃ[B]ᵇ) である。純粋な固体と液体は式に入れない。
• 反応商 Q を K と比べる。Q < K なら正方向、Q > K なら逆方向に進み、Q = K なら平衡である。
• ルシャトリエの原理: 外から変化を加えられた系は、その変化をやわらげる方向へ移る。反応物を加えると平衡は右へ移り、温度を上げると吸熱方向が有利になる。
• 気体では K_p = K_c(RT)^Δn、難溶性の塩では溶解度積 K_sp はイオン濃度を係数でべき乗した積である。

主な式

• K_c = [C]ᶜ[D]ᵈ ÷ ([A]ᵃ[B]ᵇ)
• Q vs K
• K_p = K_c(RT)^Δn
• K_sp = [M]ᵐ[X]ˣ

例題

N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ の平衡濃度が [N₂] = 0.50、[H₂] = 0.20、[NH₃] = 0.10 mol/L のとき、K_c = 0.10² ÷ (0.50 × 0.20³) = 0.010 ÷ 0.0040 = 2.5。K_sp = 1.8 × 10⁻¹⁰ の AgCl の溶解度は s = √K_sp = 1.3 × 10⁻⁵ mol/L である。

よくある間違い

• 分子に生成物ではなく反応物の濃度を置くこと。
• 純粋な固体や液体を K の式に入れること。
• 触媒が K の値を変えると考えること。触媒は両方向を同じだけ速くし、平衡に早く到達させるだけである。

練習

このトピックの練習問題で力試しをしましょう:化学平衡