Question

𓀠

2番の問題なんですけど、計算に生成した水の圧力を含めて考えないんですか？

BAR
新潟大
226 混合気体と飽和蒸気圧
次の文を読み、あとの各問いに答えよ。 気体は理想気体とし、水には溶けないものと
する。また,液体の水の体積は無視でき, 127℃の水の飽和蒸気圧は 2.5×10Pa とす
|気体定数 8.31×10Pa・L/(mol･K)
1.0mol の水素 H2 と2.0molの酸素 O2 の混合気体を体積が変化するピストン容器
に入れ,気体の温度を27℃ 全圧を1.0×105Paにした。次に,
ピストン容器の体積
る。
を一定に保ったまま,容器内の気体に点火して完全燃焼させた後,気体の温度が127℃
になるまで放置した。 最後に、
(ウ)
(1) 下線部 (ア)について、 容器内の水素の分圧 [Pa] を求めよ。
(2) 下線部(イ)について, 容器内の酸素の分圧〔Pa〕 を求めよ。
(3) 下線部(ウ)の操作による体積と全圧の変化を表すグラフを. 次の(a)~(d)から選べ。 点
Aにおいて, 水の状態が変化し始め、そのときの体積を VA とする。
(a)
(b)
(c)
全圧↑
0
B A
0
全圧↑
容器の体積を減少させた。
温度を127℃に保ったまま、
B
186
A
全圧↑
B
(d)
全圧
B•
ERUAR [ass
A
VA 体積
0
VA 体積00 VA
体積
VA
体積
(4)(3)で選んだ図の点Aから点Bへの過程では水はどのような状態変化をするか。
(5) (3)で選んだ図の体積 VA [L] を求めよ。

COLOR
(2) 6.7×10'Pa
226 (1) 3.3×104 Pa
(4) 凝縮
(5) 13 L
液体の水が存在するとき, 容器内の水の分圧は蒸気圧で一定
Key Point
になる。
解法 (1) 分圧=全圧 × モル分率より、
1.0 mol
1.0×105 Pax
(1.0+2.0) mol
(2) 反応後の容器内の物質の物質量は,
2H2 +
0₂
(3) (b)
≒3.3×10 Pa
1.5mol×400 K
3.0mol×300 K
2H2O
2.0 mol
反応前 1.0mol
反応後
20 mol 1.5 mol
1.0mol
反応の前後で体積は一定。気体の状態方程式より, 反応後
の圧力は物質量と絶対温度に比例するので、反応後の酸素の
分圧は,
1.0×105 Pax
≒6.7×104 Pa
(3) 体積が VA よりも大きいとき酸素と水はともに気体で存
在する。 温度一定なので, ボイルの法則に従って体積減少と
ともに圧力は増加する。
体積が VAよりも小さいとき: 酸素はすべて気体のままなの
で、ボイルの法則に従って体積減少とともに分圧は増加する
が,水は凝縮が起こって体積によらず蒸気圧で一定になるた
め,体積が VA よりも大きいときに比べて, グラフの傾きは
小さくなる。
0 mol
センサー
混合気体の分圧=全圧
× モル分率
≒13L
体積一定で状態1から状
態2に変化したとき､
物質量[mol]
圧力 [Pa〕
温度 [K]
体積 〔L〕
(5) 点Aの状態では、水はすべて気体で,その分圧が蒸気圧に
等しいので,気体の状態方程式より,
1.0mol×8.31×103Pa・L/ (mol・K) ×400K
VA=
2.5×105 Pa
状態 状態 2
ni
P1
T1
V
n₂
P2
T2
V
V=nRT1_nRT2
P1
よって, P2=Pix-
P2
n₂T2
NITI

混合気体 飽和蒸気圧