Question

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この(3)の問題では、もしエタノールより蒸気圧が高くなるような液体が滴下された場合はより多くのエタノールが気体中に存在できるようになって、吸熱反応が生じるのでしょうか？
注目すべきは液体が滴下されるかどうかではなく、滴下される液体の蒸気圧という認識であっていますでしょうか？

図3に示した密閉容器には、注射器と温度センサーが取り付けられており, 内
部の気体の温度を40℃で一定に保つことができる。 注射器内部の液体は、注射
針を通して温度センサーに滴下される。 温度センサーの上部は少量の液体(液滴)
がたまる構造になっており, あふれた液体は底部の受け皿にたまる。 この装置を
使って実験 (a), (b)を行った。 なお, 注射針から滴下された液体の温度は気体の温
度と等しい。 液体の体積は無視できる。 液体の混合や溶液の希釈による発熱や吸
熱はない｡
受け皿
･液滴
・温度
センサー
図3
密閉容器
温度表示器
IC
実験(a) : 装置内には 1.0 × 10 Paの乾燥空気が入っていた。 注射針から1滴
エタノールを滴下したとき, センサーの示す温度はいったん下がり,
やがて元に戻った。 しばらく1滴ずつエタノールを滴下し続けると,
受け皿にエタノールがたまり,新たに1滴エタノールを滴下してもセ
ンサーの示す温度は変化しなくなった。

実験(b) : 実験(a)の受け皿にエタノールがたまった状態で,温度センサーに安息
香酸のエタノール溶液1滴を滴下したとき, センサーは温度上昇を示
した。
0 第1章 物質の構成・状態
設問(1):実験(a)で, 下線部①の状態において、装置内部の気体中に含まれるエク
ノールのモル分率〔%〕 を有効数字2桁で答えよ。 ただし,気体は理想気
体であり、40℃におけるエタノールの飽和蒸気圧は1.7 × 10 Pa であ
る｡
TRON
設問(2) : 不揮発性物質である安息香酸のエタノール溶液の蒸気圧は,純粋なエタ
ノールよりも低い。この蒸気圧降下が起こる理由を40字以内で記せ。
設問(3):実験(b)で, 下線部②はセンサー上の液体で発熱が起きたことを示してい
る。このようになる理由を40字以内で記せ。

設問(1) 1.5×10%
設問(2) 溶液の単位体積中に含まれる溶媒分子数が減少し, 蒸発する溶媒分子数
が減少するから。(40字以内)
設問(3) 滴下した溶液の蒸気圧はエタノールより低く,気体のエタノールの凝縮
が起こるため。(40字以内)
[ポイント]
設定は珍しいが,観察される結論は記してある。 エタノールが気液平衡にある密閉容器
に、安息香酸のエタノール溶液を滴下すると,エタノールの凝縮により,温度が上昇する
ことは正しく理解しておきたい。
解説
Toin
設問(1) 空気の分圧は 1.0×10 Pa, 下線部①の状態ではエタノール蒸気は飽和して
いるので、エタノール蒸気の分圧は1.7×10' Pa である。
(物質量比)=(分圧比)なので、エタノールのモル分率〔%〕は
さあこい 1.7 × 1040
1.0×10 +1.7 × 104
×100=14.5
801
≒15[%]
設問(3) 実験(b)を行うまでは,密閉容器内のエタノールの分圧は, 40℃におけるエ
タノールの飽和蒸気圧になっている。 安息香酸のエタノール溶液を滴下すると,容
器内のエタノールの分圧は低下し, 気体で存在していたエタノールの一部は凝縮す
る。このとき凝縮熱が発生するため、センサーの温度は上昇する。

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

🍇こつぶ🐡

(3)エタノールは純溶媒。安息香酸入りのエタノールを入れると溶液が入る。つまり、蒸気圧降下が起こる。気液平衡状態から、溶液が入ったため、凝縮が起こり発熱する。

もしエタノールより蒸気圧が高くなるような液体が滴下された場合
＞純溶媒に液体を入れたら、蒸気圧は高くならない。降下する。　

注目すべきは液体が滴下されるかどうかではなく、滴下される液体の蒸気圧という認識であっていますでしょうか？
＞注目すべきは、溶液が滴下され、内部の蒸気圧が降下すること🙇

、

ありがとうございます🙇
ここでは安息香酸が不揮発性であることは考慮しなくて良いという理解合っていますか？

🍇こつぶ🐡

安息香酸が不揮発性であることは考慮しなくて良いという理解合っていますか？
＞蒸気圧降下は、不揮発性物質を入れるのが定義で前提だから、考慮します(ラウールの法則)。不揮発性物質を入れるから、溶液の蒸気圧が下がります🙇

、

ありがとうございます🙇
容器内はエタノールと空気の混合気体である。エタノールが気液平衡の状態にあり一部が液体となっているが、そこに安息香酸が滴下されたため蒸気圧降下が生じた。
ということでしょうか？
度々すみません💦

🍇こつぶ🐡

溶液と溶媒の関係。エタノールだけで気液平衡。ここでは、蒸気圧曲線上。気液平衡とはまだ、液体になっていない。安息香酸を入れると、溶液になる。溶液は蒸気圧降下する。蒸気圧降下すると、一部液体になる。すると、凝縮し、発熱する。

、

エタノールが溶媒で安息香酸が溶質の溶液ということですね🙇
ありがとうございます😭💦

🍇こつぶ🐡

いえいえ🙇