Question

力積

解答と解説をお願いします。

I 次の文章を読み, 下の各問いに答えよ。
図1は、温度や圧力に応じて, 水が気体, 液体, 固体のうち, どの状態をとるかを示し
たものである。また, 図1中の領域 A, B, Cは, 気体, 液体, 固体のいずれかの状態を
表している。また, 図1中の矢印1~6は水の状態変化を表している。
温度変化によって水の状態が気体, 液体, 固体の間で変化することは, 日常生活におい
てよくみられる現象である。このような変化は, 温度だけでなく, 圧力の変化によっても
起こる。たとえば, 大気圧下で0℃より低い温度で凍結させた食品を, 真空に近い条件に
置くことによって食品内部の水分を除く操作は,圧力の変化に伴う水の状態変化を利用し
ている。
B
3
圧
カ
(Pa)
A
C
'T
温度(℃)
図 1
問1 図1中の点Tの名称を答えよ。
問2 下線部について, この操作で起こる水の状態変化を示した矢印として最も適当なも
のを,図1中の1~6のうちから一つ選び, 番号で答えよ。

I 次の文章を読み, 下の各問いに答えよ。
理想気体では,気体の圧力P [Pa], 体積V[L], 物質量n [mol], 絶対温度T [K]およ
び気体定数R (PaL/(K·mol)]の間に, 次の①式で表される関係がある。
PV= nRT
…の
図2のようなピストンおよびコックのついた容器を用いて, 下の操作1~3を行った。
なお, 誘導管およびコック内の気体の体積は無視できるものとする。
誘導管
コック
図 2
xaor
操作1 容器内にヘリウムのみを入れ, コックを閉じて 1.0× 10° Pa, 27℃にしたところ。
容器内の体積は200 mLになった。
m
操作2 操作1の後,コックを閉じたまま容器の温度を 87℃まで上げるとともに, ピス
トンを移動させて, 容器内の体積を 400 mL にした。
操作3 操作2の後, コックを開けてビストンを移動させ, 容器内のへリウムをすべて排
出した。その後, ある抑発性の化合物Xの液体1.0gのみを誘導普から容器に入れ、
コックを閉じ, 87 ℃に保ってピストンを移動させて, 容器内の体積を415 mL にし
た。このとき化合物×はすべて蒸発していて, 容器内の圧力は1.0× 10° Paであった。
問3 操作2の後における容器内の圧力は何 Paか。 有効数字2桁で答えよ。
OHI
問4 操作3で用いた化合物Xの分子量はいくらか。有効数字2桁で答えよ。

問5 文章中のO式に関する次の文章を読み, 下の(1). (2)の各問いに答えよ。
の式から導かれる
nRT
PV
=Zの値について, 温度 400 K の二酸化炭素におけるZ
と気体の圧力Pとの関係を表すと、, 図3のようになる。 理想気体では, Z=
a
が常に成り立つが, 実在気体では圧力が高くなるにつれて成り立たなくなることが多
い。ただし,二酸化炭素においては, 高圧でも, 温度 400 K, 圧力b
のときのように, 理想気体からのずれがないように見える場合がある。
× 10' Pa
1.5
1.0
PV
2=
nRT
0.5
0
1
2
3
4
5
6
7
圧カ P(×10' Pa)
図 3
(1) 文章中の空欄
に当てはまる数値を,整数で答えよ。
a
(2) 文章中の空欄
に当てはまる数値を, 整数で答えよ。
b