Question

HCOOH

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「0123456789 10 11 12 13 14 15 16
容横 1.64 Lの容器がある。この容器内に,清浄な銅の微粉末 0.17gを密封したガラス球(ガー)
球の占める体積は無視できる)を置いて真空にした後, 酸素を導入して圧力を0
圧力変化がなくなったとこ
に時間とともに圧力の減少が起こり, ()
粉末の色に変化が見られた。
たが、圧力は1.0×10° Pa のままであった。
0.22
0.20
0.18
0.16
0.14
0.12
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0
同様に,ガラス球に密封したマグネシ
ウムの清浄な微粉末 0.16gを用いて調
銅
べたところ,上と同じ 0.20×10° Pa の酸
素を導入したときの圧力の減少は図1の
マグネシウム.
破線のようになり, 粉末の色に変化が
見られた。圧力カの減少がなくなったとこ
ろで,容器を真空にしてから水素を
時間(分)
1.0×10° Pa まで導入したが,圧力は
図 1
1.0×10° Pa のままで粉末の色にも変化がなかった。
盤解出R(×10Pa]

問3 この実験と同量の清浄な銅の微粉末を用いて,今度は, 酸素と水素の分圧の比が1:4の
この実験と同量の清浄な銅の微粉末を用いて、今度は、酸素と水素の分圧の比が1:4の
くと考えられるか。圧力の値を有効数字2桁で次の形式で表すとき,
5 に
当てはまる数字を、下の0~Oのうちから一つずつ選べ。ただし、 同じものを繰り返し遮
3
んでもよい。3
4
×10L 5
IPa
0 1 @ 2③ 3
O 4
6 5
6 6 0 7
@ 8
0 9
O 0

図
解説
下線部(a)について, 反応後に酸素が残っているこ
とから,銅は酸素と十分に反応して, 黒色の酸化
銅(I)が生じたと考えられる。 また,下線部(b)も
同様に,マグネシウムは酸素と十分に反応して白
色の酸化マグネシウムが生じたと考えられる。
よって,組合せとして最も適当なものは, ⑥。
問2 銅と酸素の反応について, 図1より5分後の酸素
圧力の値は 0.80×10° Pa(8.0×10* Pa)に近づく。
よって,
液滴が生じるまで水は気体であり,温度と圧
力は気体の状態方程式に従って変化する。
p×8.3 L=0.10 mol×8.3×10° Pa·L/(mol·K)×T
問1
3
4
0.5]0
問4
a
p=100×T
絶対温度 T[K] をセルシウス温度t[℃]で表すと。
T[K] =t[℃]+273 より,
p=100(t+273)=100t+0.273×10°
この一次関
数を,水の
蒸気圧曲線 の
に重ねると
図のように
なり,水蒸
の圧力は 0.18×10° Pa なので,
0.20×10° Pa-0.18×10° Pa
5分
Vcu=
2.8
2.6
2.4
水 2.2
=0.004×10° Pa/分
マグネシウムと酸素の反応も同様に, 図1より1
分後の酸素の圧力は 0.15×10°Pa なので,
0.20×10° Pa-0.15×10° Pa
1分
2.0
1.8
1.6
1.4
UMg
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
=0.05×10° Pa/分
0.05×10° Pa/分
0.004×10° Pa/分
問3 酸素と水素の混合気体との反応であり, 酸素, 水
気の圧力が
UMg
-=12.5g
蒸気圧と等
0.2
0
0 10
Vcu
しくなった
30
50
70
90
110 13
とき(約 70
℃)に液滴
素と順に反応する。
温度(C)
2Cu + O2
→ 2CuO
が生じ始める。
よって,最も適当な数値は, ③。
b 温度一定のもと,すべて気体の状態でピス
ンをゆっくり押し, 体積を減少させている間に
イルの法則に従って体積と圧力は反比例する。
た,液体が生じ気液平衡の状態でピストンを
ているときは,体積が減少しても気体の圧力
和蒸気圧を保ち一定となる。
よって,グラフとして最も適当なものは,@
CuO + H2
Cu + H.O
これらの反応式より,1 mol の O2 が反応して生
成した2mol の CuO をすべて還元して Cu にす
るには, 2mol の H2 が必要であることがわかる。
一方,分圧の比(物質量の比)がO2: H2=1:4で
あるため,すべての CuO は Cu にもどる。
結果として,水素と酸素が反応して, 水が生成す
る反応が起こることになる。また,600 K で実験
しているため,水はすべて気体である。
2H2 +
O2
2H:O
(反応前)
0.80
0.20
0
(×10° Pa)
(変化量)-0.40
-0.20
+0.40(×10° Pa)
(反応後)
0.40
0
0.40(×10°Pa)
2006 29 る。
Niaー
※6縦収出(×10° Pa)