テーマ M02： SO3 と SO2 の化学平衡状態におけるモル

埼玉工業大学
テーマ M02：
機械工学学習支援セミナー（小西克享）
SO3 と SO2 の化学平衡状態におけるモル分率の計算－1/2
SO3 と SO2 の化学平衡状態におけるモル分率の計算
1
二酸化硫黄の酸化反応 SO2  O2  SO3 が化学平衡状態にあるとき，SO3 と SO2 のモル
2
分率を計算する方法を解説します．
p[i ] をそれぞれ化学種 i の生成平衡定数および分圧とすると，生成平衡定数 K f [i] は，
反応式
3
S  O 2  SO3 において，
2
K f [SO 3 ] 
p[SO 3 ]
p[S] p[O 2 ]3 / 2
(1)
反応式
S  O 2  SO 2 において，
K f [SO 2 ] 
p[SO 2 ]
p[S] p[O 2 ]
(2)
(1)式および(2)式より，
p[SO3 ]  K f [SO3 ] p[S] p[O 2 ]3 / 2
(3)
p[SO2 ]  K f [SO2 ] p[S] p[O 2 ]
(4)
よって，課題の反応式
K
1
SO 2  O 2  SO 3 において，生成平衡定数 K は
2
K f [SO3 ] p[S] p[O 2 ]3 / 2
K f [SO3 ]
p[SO3 ]


1/ 2
1/ 2
K f [SO 2 ]
p[SO 2 ] p[O 2 ]
K f [SO 2 ] p[S] p[O 2 ] p[O 2 ]
(5)
となります．(3)式の対数をとると
log10 K  log10
K f [SO3 ]
K f [SO 2 ]
 log10 K f [SO3 ]  log10 K f [SO 2 ]
(6)
の関係が得られます．ここで，JANAF の熱化学的性質表には， log10 K f [SO3 ] および
log10 K f [SO 2 ] が記載されているます．(6)式を用いて log10 K の値を計算すると，(7)式に示す
逆関数の関係から，課題の反応における生成平衡定数を計算することができます．
K  10
log 10 K f [ SO3 ]log 10 K f [SO 2 ]
(7)
SO3 と SO2 のモル分率は分圧比に等しいので，
p[SO 3 ]
K
p[SO 2 ] p[O 2 ]1 / 2
の関係より，(7)式で計算した K の値を用いれば，SO3 と SO2 のモル分率
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SO3 と SO2 の化学平衡状態におけるモル分率の計算－2/2
p[SO 3 ]
 K  p[O 2 ]1 / 2
p[SO 2 ]
と計算できます．
1
例題．化学反応 SO2  O2  SO3 において，混合気中の酸素分圧が 0.100bar，温度が 1000K
2
のとき，SO3 と SO2 のモル分率（分圧比）を求めよ．
解答
JANAF の熱化学的性質表より
log10 K f [SO3 ]  15.338
log10 K f [SO 2 ]  15.081
よって，
log10 K  log10
K f [SO3 ]
K f [SO 2 ]
 log10 K f [SO3 ]  log10 K f [SO 2 ]  15.338  15.081  0.257
 K  100.257  1.80717
となるので，モル分率（分圧比）は
p[SO3 ]
 K  p[O 2 ]1 / 2  1.80717  0.100  0.57148  0.571
p[SO 2 ]
となります．
http://www.sit.ac.jp/user/konishi/JPN/Tech_inform/Pdf/ChemEQofSO3andSO2.pdf
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