化学
高校生
解決済み
この問題の（3）なのですが、なぜブタンのモル分率をxとおくと、プロパンのモル分率は（1-x）となるのですか？
54. <混合気体の水上置換〉
27℃, 大気圧 103.60kPa で次の実験を行った。
混合気体の入ったガスボンベの質量は
198.18gであった。右図のように装置を組み立
てて、ガスボンベから気体の一部を放出した。
メスシリンダーの水面と水槽の水面を一致させ,
気体の体積を測定すると 450mLであった。 気
体放出後のガスボンベの質量は197.18gであ
った。
ガスボンベ
7%、18
メスシリンダー
ゴム管
水
水
水槽
下の問いに答えよ。 ただし, 気体は理想気体とし、 気体の水への溶解およびゴム管内
の気体の量は無視できるものとする。 気体定数は 8.31 × 10° Pa・L/(mol･K) とし, 27℃
における水の飽和蒸気圧は 3.60kPa とする。
(1) ガスボンベ中の混合気体の平均分子量はいくらか。 小数第1位まで答えよ。
(2) 気体の分子量を求める実験で,下線部のような操作を行う理由を簡単に述べよ。
(3) ガスボンベ中の混合気体には,ブタン (分子量58) とプロパン (分子量 44) の2種類
が含まれている。 ブタンのモル分率を有効数字2桁で求めよ。
[12 福岡大〕
54 (1) 55.4
(2) メスシリンダー内の気体の圧力を大気圧に等しくするため。
(3) 0.81
解説 ガスボンベ中の混合気体を気体Aとみなして考える。
(1),(2) メスシリンダーの内外の水面を合わせると
*6
(大気圧)=(Aの分圧)+(飽和水蒸気圧) の関係が成り立つ。
(Aの分圧) = (大気圧)-(飽和水蒸気圧)
=103.60-3.60=100.00 (kPa)=1.00×105 (Pa)
Aの平均分子量をMとおくと, Aに対して気体の状態方程式より,
1.00 x 105×
x 8.31 ×103×300
450 198.18-197.18
1000
M
M=55.4
(3) ブタンのモル分率をxとおくと, プロパンのモル分率は (1-x) と
なり,平均分子量について,
58x+44(1-x)=55.4 x = 0.81
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