Question

れい

解説を読んでもよくわかりません。なぜ窒素の状態方程式だけでいいのですか？

°55. <混合気体と蒸気圧〉
体積を自由に変えることができる容器内
にヘキサンと窒素をそれぞれ 0.20mol ず
つ入れ, 圧力を1.0×105 Pa,温度を60℃
に保ったところ, ヘキサンはすべて気体と
なった。 ヘキサンの蒸気圧曲線は図の通り
である。 次の問いに有効数字2桁で答えよ。
R=8.3×10°Pa・L/(mol・K)
ヘキサンの蒸気圧(×10°Pa)
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
(1) 混合気体の圧力を1.0×105Pa に保
ったまま,温度を徐々に下げていったと
き、 何℃でヘキサンが凝縮し始めるか。
混合気体の圧力を1.0×105Paに保っ
たまま,さらに温度を下げて17℃にした。 このときの混合気体の体積は何Lか。
(3) 17℃のもとで, 凝縮したヘキサンをすべて気体にするためには, 混合気体の体積を
何L以上に膨張させなければならないか。
0.2
0.1
0
[20 センター試験]
0 10 20
30 40 50 60 70
温度(℃)

55 (1) 40°C (2) 6.0L (3) 24L
解説 (1) ヘキサンと窒素はそれぞれ 0.20mol ずつなので、 ヘキサン
の分圧は,分圧=全圧×モル分率より、
0.20
0.20 +0.20
-=5.0×10¹ (Pa)
ヘキサンの飽和蒸気圧が,この分圧よりも小さくなる温度では, 一
1.0×105×
部が液体となる。 よって, 蒸気圧曲線より, 40℃。
(2) 17℃のとき, ヘキサンは気体と液体が共存するので, その分圧は
飽和蒸気圧に等しく, 蒸気圧曲線より 2.0×104 Pa である。
このとき, 窒素の分圧 DN2 は,
PN2=1.0×105-2.0×10^= 8.0×104 (Pa)
混合気体の体積を V1 〔L〕 とすると, 窒素だけについての状態方程
式PN2V1 = NRT より,
8.0×10 × Vi = 0.20×8.3×10°×(1+273) Vi≒6.0(L)
(3) 体積を膨張させてヘキサンがすべて気体になったとき, ヘキサン
の分圧は 17℃ での飽和蒸気圧 2.0×10Pa に等しい。 全体の体積
を V2 〔L〕 とすると, ヘキサンだけについての状態方程式
Phex V2 = nnexRT より,
2.0×10×V2=0.20×8.3×10 × ( 17+273) V2≒24(L)
モル分率=その物質の物質量
全物質量
気液平衡のときのヘキサンは、
体積に関係なく飽和蒸気圧を
示す。 よって, ヘキサンから
体積を求めることはできない。
ヘキサンと窒素の分圧の変化
を示すと,
(×105 Pa)
1.0
0.8
カ 20.5
0.2
0 17
ヘキサン
40
60(°C)
温度
ここでの体積V」 は,窒素分
子の動ける範囲であると同時
に、混合気体の動ける範囲で
もある。 つまり, V. が求め
る体積である。

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

飛鳥

状態方程式は混合気体においても各々の気体について成り立ちます。Vというのはその気体が動ける空間の広さなので注意して下さい。分圧の単元をよく復習するといいと思います

飛鳥

ヘキサンについては、気体が凝縮して一部液体になってしまっているので飽和蒸気圧がヘキサンの分圧です。
液体が発生→飽和蒸気圧と考えます

れい

17℃になってるのに圧力も物質量も60℃の時の条件を使って解いてしまっていました
今見返したらちゃんとわかりました。
詳しくありがとうございました