たまには

ゴミの様につまらない教科書の内容でも。

化学平衡の問題

問）一定量の酢酸からなるべく多くの酢酸エチルを得る
には、どうすればよいか。次式を参照して答えよ。

CH₃COOH ＋ C₂H₅OH　⇔　CH₃COOC₂H₅ ＋ H₂O

平衡状態の時の条件（濃度・温度・圧力など）に変化を
加えると、正反応または逆反応がいくらか起こり、初めと
違った平衡状態になる「平行の移動」という現象を
利用した問題です。

ちなみに教科書の答えだと「酢酸エチルを取り除く」
だそうですが・・・

平衡移動の原理としては
「平衡が成立しているときにその条件を変えると、その
条件変化による影響を打ち消す方向に平衡が移動する」
というものですね。

その意味においては教科書の回答は正解かも知れ
ませんが、実際の所、あまり現実的ではない気がします。

理由として「酢酸エチルはほとんどの有機溶剤に可溶
なので、エタノールとの分離が面倒」というのを挙げます

出来ないわけではありませんが、今回は「酢酸エチルを
多く得る」事が目的なのでそれよりも簡単な方法が
あるのではないかと。

で、ここからがchloの回答。非常に回りくどく解説しますｗ

平衡移動の条件としては、「濃度・温度・圧力」のいずれかを
変化させればよいのでこの辺からちょっと説明。

最初に温度の変化
例）
　　N₂ ＋ 3H₂　=　2NH₃ ＋ 92.2kJ

これは発熱反応の例ですが、この状態を低温下で行うと、
平衡移動を起こしてより多くの生成物（アンモニア）を
得ることが出来ます。（逆に吸熱反応の場合、冷却す
ると生成物が減る）つまり温度を変えることによって
生成物の量をある程度変化させることが出来ます。

で、改めて上の問題を見てみると・・・
そもそも熱化学方程式じゃないじゃあないですかｗ
発熱・吸熱のどちらか分からないとこの方法は使え
ません。却下だ却下ｗ

次に圧力の変化
例）
　　N₂ ＋ 3H₂　=　2NH₃ ＋ 92.2kJ
圧力による平衡移動は左辺と右辺の物質の
係数の合計を見て判断します。
この場合、左辺は窒素が1mol、水素が3molで
合計4molになります。それに対して左辺はアンモ
ニアの2molのみ。両辺の関係は
4＞2となり、この反応で圧力を高くすると反応は
右に進み、アンモニアの生成量が多くなります。
（逆に圧力を低くすると、反応は左に進む）

これを上の問題に当てはめると、
左辺の係数が2、右辺の係数も2となり
　2=2　となってしまいます。両方とも係数が同じ
場合は、圧力の影響を受けません。

よってこれも却下。

最後は濃度の変化。
いやあ、長かったｗ
結局これしか方法は無いみたいですね。
濃度の説明に関しては疲れたので省略（ぉ
要するに、反応物の量を多くするか、生成物をある
程度除けばいい訳です。

①反応物の量を多くする
酢酸の量は決まってますので今回はエタノールを
どばどば入れてやります。簡単です。

②生成物を取り除く
教科書では酢酸エチルを取り除いてますが前述の
通り面倒なので、同じ生成物である水を取り除きます。
これも無水硫酸マグネシウムを何回かに分けて
入れてかき混ぜれば脱水できますchloとしては
この方法がいいと思われます。


・・・非常に長くなってしまいましたがいかがでした
でしょうか？感想・訂正などございましたら
コメントの方からお願いいたします。


　　+追記+

なんか最近「アリエナイ理科」関係で
ぐぐってこちらに来る方が多いようですが・・・
なにか要望などございましたら適当に書いておいて
ください。多分やりませんが（殴