Question

😢

(2)を教えてください！

61. <温度の異なる連結球と混合気体の圧力〉
下の設問に有効数字2桁で答えよ。 (H=1.0,C=12,N=14,0=16)
気体は理想気体として扱い、気体定数R=8.31×103 Pa・L/ (mol・K), 飽和水蒸気圧
は17℃で1.94 × 10° Pa, 67℃で 2.70 × 10 Pa とする。また, コック, 連結部分およ
び液体の水の体積は無視できるものとする。
(1) 右図に示した耐圧容器において, コックを閉じた状
態で容器Aにメタン 0.32g, 容器Bには空気 (体積比
で酸素 20%, 窒素 80%) 11.52gを入れた。
27℃に保ったままコックを開き、 十分な時間が経
過した後, 容器内のメタンを完全燃焼させ、容器 A,
コック
容器
容器 B
30.0 [L]
\2.00[L]
B ともに 327℃にした。 このときの容器内の全圧 [Pa] を求めよ。 ただし, 生成した
水はすべて水蒸気として存在していたものとする。
(2) さらに(1)の後, コックを開いたままで, 容器A内を 67℃, 容器B内を 17℃に保っ
たこのとき, ① 容器A内に存在する水蒸気の物質量 〔mol〕 および, ②容器B内に存
在する液体の水の物質量 〔mol〕 を求めよ。
[14 京都府医大 改]

10 Paであ
-, 水素はオ
3.3×10 Pa
P=6.5×104 (Pa)
*14
(2)H2O 以外の気体は変化しないので, H2O 0.040mol についてのみ考
える。 A内とB内の H2O の分圧 PH2O は等しく, A内とB内の H2O
(気体)の物質量をそれぞれ na, nB (mol) とすると,物質量の比は次
のようになる。
67+273 17+273
2.00
30.0
NANB
:
-=29:510
ピス
気付
液
(i) A内とB内ともにH2Oがすべて気体として存在すると仮定する
と, A内のH2Oの分圧DA は,
29
PA×2.00=0.040 x
29+510
-×8.31 × 10°× ( 67+273)
①
A内とB内に存在する気
ついて
DV=RT より
DV
n = RT
100°
図2
ロッ
70~
交わ
(3) 状
(○は一定)
し,
式
気体の物質量nは,Vに
し, Tに反比例する。
状態Ⅰ
状態 Ⅰ
水蒸気に
囲に含ま
(a) 60~
)状態
状態
に変化
JI
p=3.04×103 (Pa)
B 内の H2O の分圧も同じ圧力になるが, 17℃の飽和水蒸気圧
(1.94×10°Pa) を超えるので,仮定は矛盾している。 B内では液
体の水が存在する。
(ii) A内はすべて気体, B内は気液平衡の状態と仮定すると, B内は
17℃の飽和水蒸気圧で, A内のH2Oの分圧も同じ蒸気圧である。
67℃の飽和水蒸気圧 (2.70 × 10 Pa) を超えないので,A内はすべ
て気体で存在する。 仮定は正しい。
1.94×10°×2.00=n×8.31×103×(67+273)
n=1.37...×10-≒1.4×10-3 (mol)
510
nB=1.37×10-3 × - -=2.40×10-2(mol)
29
69401
液体として存在する水の物質量 n液は,
n=0.040-na-n=0.040-1.37×10-3 -2.40×10-2
≒1.5×10-2(mol)
62 (1) 14L (2) b (3) 28L
(6950
JOH
(4)

気体