化学平衡（知識）の問題

ピストン付きの容器に四酸化二窒素 ${\mathrm{N}}_2{\mathrm{O}}_4$ と二酸化窒素 $\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2$ が入っており、次の平衡状態にある。正反応（右向きの反応）は吸熱反応である。
$${\mathrm{N}}_2{\mathrm{O}}_4\text{(気)}\rightleftarrows 2\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2\text{(気)}$$
この平衡に対して次の操作を行ったときの平衡の移動についての記述として正しいものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。ただし、アルゴン $\mathrm{Ar}$ はこの反応に関係せず、気体はすべて理想気体とみなす。

• ア　温度を一定に保ったまま、容器の体積を小さくして全圧を高くすると、平衡は右に移動する。
• イ　温度と全圧を一定に保ったまま $\mathrm{Ar}$ を加えると、容器の体積が大きくなるので、平衡は右に移動する。
• ウ　温度と容器の体積を一定に保ったまま $\mathrm{Ar}$ を加えると、全圧が高くなるので、平衡は左に移動する。
• エ　容器の体積を一定に保ったまま温度を上げると、平衡は左に移動する。
• オ　温度と容器の体積を一定に保ったまま触媒を加えると、平衡は右に移動する。

密閉容器に固体の炭素（黒鉛）と二酸化炭素を入れて高温に保つと、次の可逆反応が平衡状態に達した。右向きの反応（正反応）は吸熱反応であり、$\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ と $\mathrm{CO}$ は気体である。
$$\mathrm{C}\text{(固)}+\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2\text{(気)}\rightleftarrows 2\mathrm{CO}\text{(気)}$$
この平衡状態から条件を変えたときの平衡の移動についての記述として誤っているものを、次のア〜カのうちから 1 つ選べ。ただし、黒鉛は常に残っているものとし、アルゴンはこの反応に関係しない。

• ア　温度と容器の体積を一定に保って二酸化炭素を加えると、平衡は右に移動する。
• イ　温度と容器の体積を一定に保ってアルゴンを加えると、全圧が大きくなるので、平衡は左に移動する。
• ウ　温度を一定に保って容器の体積を小さくし、圧力を高くすると、平衡は左に移動する。
• エ　圧力を一定に保って温度を高くすると、平衡は右に移動する。
• オ　温度と容器の体積を一定に保って触媒を加えると、平衡に達するまでの時間は短くなるが、平衡は移動しない。
• カ　温度と全圧を一定に保ってアルゴンを加えると、容器の体積が大きくなるので、平衡は右に移動する。

塩化銀 $\mathrm{AgCl}$ は水にわずかに溶け、その飽和水溶液中では次の溶解平衡が成り立つ。
$$\mathrm{AgCl}\text{(固)}\rightleftarrows \mathrm{A}{\mathrm{g}}^{+}+\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{-}$$
$\mathrm{AgCl}$ の溶解度積を $K_{\mathrm{sp}}=[\mathrm{A}{\mathrm{g}}^{+}][\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{-}]$ とする。温度はつねに一定に保たれているものとして、$\mathrm{AgCl}$ の溶解と沈殿についての記述として正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

• ア　$\mathrm{AgCl}$ の溶解度積 $K_{\mathrm{sp}}$ の値は、水溶液中に共存する $\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{-}$ の濃度が大きいほど大きくなる。
• イ　$\mathrm{A}{\mathrm{g}}^{+}$ を含む水溶液と $\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{-}$ を含む水溶液を混合した直後に、$[\mathrm{A}{\mathrm{g}}^{+}][\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{-}]$ の値が $K_{\mathrm{sp}}$ より小さければ、$\mathrm{AgCl}$ の沈殿が生じる。
• ウ　$\mathrm{AgCl}$ の飽和水溶液に硝酸銀 $\mathrm{AgN}{\mathrm{O}}_3$ 水溶液を少量加えると、共通イオン効果により $\mathrm{AgCl}$ の溶解度は大きくなる。
• エ　$\mathrm{AgCl}$ が溶け残っている飽和水溶液に塩化ナトリウム $\mathrm{NaCl}$ を加えて溶かすと、$\mathrm{AgCl}$ がさらに沈殿し、水溶液中の $[\mathrm{A}{\mathrm{g}}^{+}]$ は加える前より小さくなる。

工業的にアンモニアをつくるハーバー・ボッシュ法では、次の発熱反応を利用する（$(\mathrm{g})$ は気体を表す）。

$${\mathrm{N}}_2(\mathrm{g})+3{\mathrm{H}}_2(\mathrm{g})\rightleftarrows 2\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3(\mathrm{g})\Delta H=-92\mathrm{kJ}$$

この方法では、鉄を主成分とする触媒を用い、高い圧力のもとで、およそ $400\sim 600{}^{\circ }\mathrm{C}$ の温度で反応させる。温度をこれより低くしない理由として最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。

• ア　温度を高くすると、平衡が右に移動してアンモニアの割合が大きくなるから。
• イ　温度を高くすると、この反応の平衡定数が大きくなるから。
• ウ　温度を高くすると、触媒を使わなくても平衡の位置が右にかたよるから。
• エ　温度を低くすると、反応速度が小さくなり、平衡に達するまでに長い時間がかかるから。

1 価の弱酸 $\mathrm{HA}$ の水溶液では、次の電離平衡が成り立っている。
$$\mathrm{HA}\rightleftarrows {\mathrm{H}}^{+}+{\mathrm{A}}^{-}$$
温度は常に一定に保つものとし、$\mathrm{HA}$ の電離度は $1$ に比べて十分に小さいとする。また、$\mathrm{HA}$ のナトリウム塩 $\mathrm{NaA}$ は水中で完全に電離するものとする。この $\mathrm{HA}$ の水溶液についての記述として正しいものを、次のア〜カからすべて選べ。

• ア　水を加えて $\mathrm{HA}$ の濃度を小さくすると、$\mathrm{HA}$ の電離度は大きくなる。
• イ　水を加えて $\mathrm{HA}$ の濃度を $\frac{1}{4}$ 倍にすると、$\mathrm{HA}$ の電離度はおよそ $2$ 倍になる。
• ウ　水を加えて $\mathrm{HA}$ の濃度を小さくすると、$\mathrm{HA}$ の電離定数は大きくなる。
• エ　水を加えて $\mathrm{HA}$ の濃度を小さくすると、水溶液中の水素イオン濃度 $[{\mathrm{H}}^{+}]$ は大きくなる。
• オ　この水溶液に $\mathrm{NaA}$ を溶かすと、$\mathrm{HA}$ の電離度は小さくなる。
• カ　この水溶液に少量の塩酸を加えると、電離平衡が右に移動し、$\mathrm{HA}$ の電離度は大きくなる。