【九州大学】2024　化学　第２問

こんにちは。

九州大学の続きを見ていきます。

今回は気体の性質からの出題です。液体・気体と受験生が苦手とする分野がどちらも出てきていますので、練習には持って来いかと思います。

混合前のそれぞれの気体の状態方程式を立ててみましょう。圧力、気体定数、温度が同じなので物質量比を体積比で表せます。

混合後のそれぞれの気体の状態方程式を立ててみましょう。容器全体の話ですが、後のことを考えて各気体について予め準備をしておくといいでしょう。

今回は体積、気体定数、温度が同じなので物質量比を圧力比で表せます。

気体Aの変化量をx[mol]とすると、平衡反応は次のように表すことができます。

そして今回求めたいｒを問題文通りの形に式変形していきます。

V₁=V₂、n_A=n_bなので、V₁・n_Aに統一して混合前後の各気体の状態方程式を立て直します。あとは各気体の分圧をp₀とpを使って表していきます。

混合後、A・B・Cが共存しているため、各分圧が０以上でなければいけません。これによってpの範囲が求まります。

平衡反応から、圧平衡定数K_pを求めることができます。

あとは代入するだけですね。

混合気体の問題は各気体について状態方程式を立てることが基本です。いくら全体の圧力や物質量を問われたとしても、まずはそれぞれの気体に着目することで全体を見渡すことができます。