Chemistry Labs

問題 1

不均一系触媒によるプロペンの製造。プロペンは石油化学産業で最も重要な化学品の一つであり、不均一系触媒上でのプロパンの直接脱水素 CX3HX8(g)⇌CX3HX6(g)+HX2(g)\ce{C3H8(g) <=> C3H6(g) + H2(g)} により合成できるが経済的に実現困難である。平均結合エンタルピーの関係式：Hbond(C=C)=1.77 Hbond(C−C)H_{\text{bond}}(\ce{C=C}) = 1.77\,H_{\text{bond}}(\ce{C-C})、Hbond(H−H)=1.05 Hbond(C−H)H_{\text{bond}}(\ce{H-H}) = 1.05\,H_{\text{bond}}(\ce{C-H})、Hbond(C−H)=1.19 Hbond(C−C)H_{\text{bond}}(\ce{C-H}) = 1.19\,H_{\text{bond}}(\ce{C-C}) を用いる。(a) プロパンの直接脱水素のエンタルピー変化を Hbond(C−C)H_{\text{bond}}(\ce{C-C}) の式で求めよ。(b) 定温で圧力を上げてもプロペン量を増やしにくい——この現象を最もよく説明する法則・原理はどれか。(c) 平衡系について、ΔH\Delta H、ΔS\Delta S の符号と、初めの温度より高い T∗T^* に上げたときの ΔG\Delta G の変化の向きを答えよ。
ステップ 2/3: 平衡への圧力の影響
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Le Chatelier’s principle: raising p shifts the equilibrium toward fewer gas moles (propane)\text{Le Chatelier's principle: raising } p \text{ shifts the equilibrium toward fewer gas moles (propane)}
分析

反応は1molの気体から2molを生成する。昇圧は平衡をモル数の少ない側（逆行方向）へ移すのでプロペン収率は低下する——ルシャトリエ原理の直接適用。