高校化学
Unit 09
化学平衡
反応はなぜ途中で止まるように見える？平衡定数とルシャトリエの原理で平衡移動を制御しよう。
⚖️ 化学平衡📊 平衡定数 Kc↔️ ルシャトリエの原理
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化学平衡と平衡定数
可逆反応では、正反応と逆反応の速度が等しくなった状態（化学平衡）で、見かけ上変化が止まる。このとき各成分の濃度は一定となり、その比を平衡定数 Kc（または圧力基準の Kp）で表す。Kc は温度のみで変化する。
📐 平衡定数の定義
| 反応 | Kc の式 | 説明 |
|---|---|---|
| aA + bB ⇌ cC + dD | Kc = [C]ᶜ[D]ᵈ / ([A]ᵃ[B]ᵇ) | [ ] はモル濃度 [mol/L] |
| 気体反応の Kp | Kp = Pc×Pd / (Pa×Pb)（分圧基準） | Kp = Kc × (RT)^(Δn)（Δn：気体molの変化量） |
| Kc の温度依存性 | 温度が変わると Kc が変わる | 濃度・圧力を変えても Kc は変化しない |
⚠️ 固体や純粋な液体は濃度が一定なので Kc の式に含めない。例：CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g) では Kc = [CO₂] のみ。
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ルシャトリエの原理と平衡移動
ルシャトリエの原理：平衡状態にある系に外部から変化（濃度・温度・圧力）を与えると、その変化を打ち消す方向に平衡が移動する。
図2：ルシャトリエの原理まとめ。変化を「打ち消す方向」に平衡が移動する。
✅ この単元のまとめ
- 化学平衡：正逆反応速度が等しくなった見かけ上変化のない状態
- 平衡定数 Kc = [生成物]の積 / [反応物]の積（固体・純液体は含めない）
- Kc は温度のみで変化する（濃度・圧力では変化しない）
- ルシャトリエの原理：外部変化 → 変化を打ち消す方向へ平衡移動
- 濃度増加 → その成分が減る方向へ移動
- 温度上昇 → 吸熱方向へ移動；圧力増大 → 気体 mol 数が減る方向へ移動
- 触媒：平衡移動なし（平衡定数 Kc は変化しない）
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