高校の化学平衡の法則とは?わかりやすくまとめて解説!実験や問題の解き方も


化学平衡を分かりやすく解説

 

大学受験が少しずつ変化して、暗記力よりも考察力が試されるようになってきました。

暗記項目が多い化学ですが、この単元は「考え方」が大切になってきます。

他の単元の知識も必要となってくる「平衡」。

大学入試でも計算問題・記述問題として超頻出です。

本質を理解して、さまざまな問題に対応できるようにしましょう!

 

平衡の覚え方と勉強法のコツ

 

勉強法ステップ① 「平衡」の意味を理解しよう

 

「平衡」という言葉の意味を理解するところから勉強は始まります。

平衡とは「つりあいのとれていること」です。

要するに、バランスのとれた状態のことを指します。

水を冷凍庫で凍らせようとして、冷凍庫の扉が半開きになったままにしてしまったとします。

そうすると、氷になっている部分と水のままの部分があるはずです。

つまり、ある一定の温度で液体と個体が混ざった状態になっています。

平衡状態のイメージは、混ざり合った状態でバランスをとって「見かけ上」つり合っているこの感覚です。

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勉強法ステップ②  具体例で原理を理解しよう

 

平衡の意味を理解したところで、水素とヨウ素の反応を例に理解を深めましょう。

H2 + I2 ⇄ 2HI

→…正反応、←…逆反応

①の例と一緒で、どんな条件でも水素とヨウ素がすべてヨウ化水素に変化するわけではありません。

必ず平衡状態が存在します。

しばらく正反応が続きますが、途中で穏やかになっていきます。

平衡状態に近づいているからですね。

逆反応に注目すると、最初は穏やかですが次第に大きくなっていきます。

正反応と逆反応の速度がぴったりになったところが平衡状態です。

図1

ここでのポイントは2つあります。

1つめは、平衡状態は反応が止まった状態ではなく、正反応と逆反応が同じ速度で起こっているだけということです。

つまり、正反応も逆反応も起こっているけれど、その速度が一緒なため何も起こっていないように見えるということです。

①で学んだ「見かけ上」つり合っているというのは、このような理由からです。

 

2つめのポイントは、平衡状態は「反応速度」が一緒になっているだけで、質量がつり合っているわけではないということです。

以下の例を参考に考えましょう。

図2

H2、I2がそれぞれ1mol存在し、うち0.6mol反応したところが平衡状態だとします。

この際、化学反応式の左辺と右辺の質量は一致していないことを確認しましょう。

左辺は0.4+0.4=0.8mol、右辺は1.6molです。

平衡状態は、反応速度が一致しているだけでmol質量が一致するわけではないということを理解しておきましょう。

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勉強法ステップ③  出題傾向を理解しよう

 

ここまで理解できたら、あとは実践練習あるのみです。

大学入試で頻出の問題は以下のようなものです。

化学平衡とmol数

平衡定数

②から見てきた通り、平衡は「mol質量」や「化学反応式」と非常に密接な関係にある単元です。

それらの単元を理解した上で平衡を学ぶことで、幅広い問題に対応できるようになります。

 

勉強法ステップ④  問題を解こう

 

いよいよ実践練習に入ります。

入試過去問に取り組むのも1つですが、ある程度の知識と経験をベースにつくってからのほうが効果的です。

そのため、まずは問題集で徹底的に慣れましょう。

おすすめの問題集は

反応速度・化学平衡【理論化学ドリルシリーズ】です。

徹底的に類似問題を解ける上に、オンラインで質問対応もできるという優れものです。

 

化学平衡の定義と覚え方まとめ

 

超頻出の化学平衡ですが、その分勉強が得点に直結します。

思考力を問われる今後の大学入試ではさらに重要度が増してくる、理解必須の単元と言えるでしょう。

順を追って勉強することで、基本的な問題はすべて解けるようになります。丁寧にじっくりと理解を深めていきましょう。





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