Question

かなかな

（2）の解答で気体の水と液体の水に
質量比=分圧比を使って求めているのですが、
これって気体だけにしか成り立たないのではなかったのでしょうか。

57. 〈気体の燃焼と圧力>
容積 8.3Lの容器にメタンと酸素を入れたとき, 27℃における分圧はそれぞれ
4.0×10 Pa および ① Paであった。 その容器内でメタンを完全燃焼させたあと,温
度を27℃に戻した結果, 水滴が生じ, 全圧は7.8×10 Paとなった。 このとき容器内に
は未反応の酸素が残り生じた水滴の質量はおよそ②gであった。ただし、27℃に
おける水の飽和蒸気圧は3.6×10Paとし, 液体の水の体積は無視できるものとする。
(H=1.0,O=16, R=8.3×10°Pa・L/(mol・K))
① ② に当てはまる数値を有効数字2桁で求めよ。
〔20 龍谷大)

57 18.2×10 ② 0.26
解説 ① 燃焼前の酸素O2の分圧をx×10 [Pa] とおく。 燃焼の前
後で変化した量は 「物質量 (mol)」 でふつう表すが、ここでは
※
(分圧比)=(物質量比) であるので、 「分圧 (Pa)」 で表す。
CH4 + 2O2
→
CO2 + 2H2O
燃焼前 4.0
x
0
0
〔×103 Pa]
*64
変化量
-4.0
-8.0
+4.0
+8.0
〔×103 Pa〕
燃焼後 0
x-8.0
4.0
8.0
〔×103 Pa〕
上式の燃焼後の水H2Oの分圧を 8.0 × 103 Pa としているが,これは
すべて気体としたときの値を示した。 実際は「水滴が生じ」 ており,
*64
気液平衡の状態なので, H2Oの分圧は飽和蒸気圧の 3.6 × 103 Pa で
ある。 したがって, 燃焼後の全圧について,
(x -8.0 +4.0+3.6)×103=7.8×10(Pa) x=8.2
よって, 燃焼前の酸素の分圧は, 8.2×10 Paである。
② 気体として存在する水H2Oの質量をm 〔g] とおく。 気体の状態
方程式 DV=MRTより,
M
3.6×10×8.3=J ×83×10 ×(27+273)
18
m=0.216(g)
④
体積Vは 8.3L, 温度は27
(絶対温度Tは300K)で一
なので,
⑤
=nRT (○は一定
→ 比例
反応式の係数比は, (今回
場合) 分圧比といえる。 例
ば,CH が 1Pa分反応す
とき, O2 は 2Pa 必要とい
る。
⑥
すべて気体としたときの分
8.0 × 103 Paが, 飽和蒸気圧
3.6×10 Pa を超えている
とからも気液平衡が確かめ
れる。
化学重要問題集

すべて気体と仮定した圧力 8.0×10 Paのうち、 実際は3.6×10 Pa
NO◄
分が気体で、残りの (8.0-3.6)×10 Pa分は液体(水滴)として存在
する。 この分の質量は、(質量比)=(分圧比) より
※②4
4*0
H2O
すべて気体と
したら 8.0×10
-気体
0.216gX
(8.0-3.6)x10³ Pa
3.6×103 Pa
-= 0.264g≒0.26g
これな
[体だけにしか
成り立たないんじゃ?
②
58 (1) ① 1 ②分子間力 ③ 分子自身の体積 ④ 小さ
⑤ない
H2Oについて
↓ 比例
3.6×10 Pa分
液体
4.4×10 Pa分
(2) オ
m RT
M
※③
解説 (1) ① 理想気体の場合、 気体の状態方程式 DVnRT が完全
(分圧比) = (質量比)