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第106回薬剤師国家試験 問98(理論問題) 平衡定数

 生体における化学反応は約37 ℃で進行するが、化学反応は温度の影響をうけるため熱力学パラメーターの温度依存性を知ることは重要なことである。圧力一定条件下での温度Tと熱力学パラメータ(ΔrG°、ΔH°、TΔrS°)の関係が図のようになる化学反応に関する記述のうち、正しいのはどれか。2つ選べ。ただし、ΔrG°、ΔH°、TΔrS°は、それぞれ標準反応ギブズエネルギー、標準反応エンタルピー、標準反応エントロピーを表す。

  1. この化学反応は、発熱反応である。
  2. 温度T1での平衡定数は、温度T2での平衡定数よりも小さい。
  3. 温度がT2より高温側での平衡定数は、1より小さい。
  4. 温度がT2より低温側では、この反応はエントロピー駆動となる。
  5. 温度がT2よりも低温側では、反応の進む向きは反応物と生成物の初期濃度に依存しない。

解答・解説

解答
1、3

解説
1 正
設問のグラフより、ΔrH°が負の値を示していることからこの化学反応は発熱反応と推察される。

2 誤
発熱反応は、温度の低下に伴って進行しやすくなる(平衡定数が大きくなる)ため、温度T1での平衡定数は、温度T2での平衡定数よりも大きい。

3 正
標準反応ギブズエネルギーΔrG°と平衡定数Kの間には、下記の関係が成立する。
ΔrG°=-RTlnK
また、温度がT2より高温側でΔrG°>0となることから、温度がT2より高温側での平衡定数は、1より小さい。

4 誤
温度がT2より低温側では、ΔrH°がΔrG°の値を負にすることに大きく関与している。このため、温度がT2より低温側では、この反応はエンタルピー駆動となる。

5 誤
ΔrG°<0の場合(温度がT2よりも低温側)、反応物の初期濃度に対する生成物の初期濃度の比<平衡定数の場合、反応物から生成物ができる反応が進行し、反応物の初期濃度に対する生成物の初期濃度の比>平衡定数の場合、生成物から反応物ができる反応が進行する。

 

 

 

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