Question

☆*°

(1)で問題文に容器内の液体の体積は無視できると書いてあるが、水は1部だけ液体のだから水の気体の圧力も容器内の体積を考える際に必要だ思うのですが、水素だけの圧力で考えるのは何故ですか？

在する液体の水の物質量 [mol〕 を求めょ。           14 京都府医大 区

娠 63. (混合気体の体積 細誠W
記 1 に示すような体積と温度を自由に変えんることのできるビストン付き容器に
0.15mol の水素と 0.20mol の水を入れ,  温度を 60"C に保ち,  ANW4(e 0.50X10?Pa
の圧力をかけた。このとき, 水は一部液体であった(状態)。 温度を一定に保っだまま
ピストンへの圧力をゅっくり下げ, 容器内の水がすべて水蒸気になった (液体の水がす

さてなくなった) ところでピストンを止めた(状態T)。その後,  に2 ey
内

2 1

ヽの   |
カカを下げた(状態皿)。 飽和水蒸気圧は図 2 にすように変化し, socc |
0.20X10?Pa である。 傘器内の液体の体積は無視できるものとして.

 

 

 

 

 

(①⑪-(⑭)

Se
ただし, 水素は水に浴解しないものとする。 (1) ③/の谷えは有効数字 2 桁で記 人
にっん  9   テド                          連
定数 ア=8.3X10?Pa・L/(K・mo1)          誠に

 
 
 
 
 
 
 
  

層 080

る 0.70

% 0.60

貞 050

0.40

ピストン 0.30
尽 0.20

気体       |加還|           守 010
液体                               0.00

     8               9 10 20 30 40 50 eo 70 so 9o00
状態 状態 状態                       温度(C]
図1

 

(1) 状態 における傘器内の体積を求めょ。

(2②) の革1における容胃内の体積を固定したま ょ
水蒸気に変化する温度 (液体の水が
囲に含まれるか。  最も適当なもの

mk

 

図2

 

避

 

mk
FR

 

, 温度を上げた。 容器内の水がすべて
すべてなくなる温度) は 次の()一(e)の どの温度生

を一つ選べ。
(@ 60-70*C (⑪) 70-80xC   () 80-90・
(3) 状態における傘回 の体積を C () 90-100cC (@) 100'*C 以上
(④ い寺1 から状下所への半全還
に変化するか。 革当な図を次の( (圧力の 体和 レの関係はどのよう
a           ふつ)\
@)  ら  (⑪)  R  軸   選べ。
SN識
てゎ
和香      lp

人
<※①
飽和氷聞気圧は富/
時 リ     7                        還謀 | 肉係しなぃ。 ho  中
(1) 状態[で水 HO の分圧は飽和水蒸気圧 0.20x105Pa (グラ     四守そよら。・計    で
フイより)を示すので, ぁm。=(0.50一0.20)x1=0.30 x10*(Pa)         ele
レコ    モラ                         宣方程
合多内の体積を し) とし, 水素 Hz について気体の状態方程式を   ツーzR7 を |
適用すると.,                                                              <※②
0.30X10'Xニ0.15 x8.3x10*x(60+273)                              60CでとHOをsp |
レニ13.8…呈14(L)     =z@⑦
(2②) 60*C で水 HO 上5価 (林茹気) と仮定したときの分圧 は,     二 は物質量に比例する           に
かー0.30x10'x芋答=0.40x10'(Po)                              ※③

 

HzO のみで, 60*Cと100C
を比べると,

人P-eer
分圧は維温度に比例する
上 >

100C で水 HO がすべて気体と仮定したときの分圧 のせ

ai     100+273 .      に
な0.40x10'(Pa)x 5十293 0.448x10 (Pa

図2に(60*C, ヵ) と 00*C, み) をプ 圧カ
ロットし,。 その 2 点を直線で結ぶと, PVP
70一80"C の温度範囲で蒸気圧曲線と
交わる。 よって, 6)

3) 状態本での容守の休短朗
し, 水 HO につい
式を適用すると

                                                                                                                                                                        
 
 
 
 
  
   
  
                                                                                                                                                                                                                                                                                    

だ

 
 

ラ六、。肖

。 や 4和 4 ゝ)

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

とと

解説(1)の2行で水の気体の圧力について操作してます。
なので水素だけではありませんよ

☆*°

ごめんなさい🙏わかりません。
全圧が0.5×10^4paで飽和蒸気圧を引いてしまったら水素だけの圧力になりますよね？

とと

0.5×10^4は水蒸気と水素の全圧なんですよ
全圧から水蒸気の圧力を引けば水素の圧力が分かりますね

分圧と全圧の関係は見直しておきましょう。

0.5×10^4全てを水素として計算すれば水素だけ考えていることになりますが、水蒸気圧を差し引いているので考慮していると言えます。

ではなぜ引くのかですが、
飽和水蒸気圧は体積に影響をしません。体積が小さくなれば液体に戻ればいいですし、体積が大きくなれば気体になれば圧力は一定になってしまうので。

体積を求める際は気体方程式を使うので常に気体であって欲しいわけなんです。
水素は気体ですよね。

☆*°

つまり水素だけの圧力で考えて良いことの理由がいまいち分かりません。ほんとすみません💦

とと

そもそも水素の圧力だけで考えていないんですよ。
水蒸気の圧力も水素の圧力も考えているんですよ。
ただ今回の水蒸気の圧力はたまたま飽和水蒸気圧だったんですね。
「"飽和"水蒸気圧は体積に影響をしない」ので、
ここでは考えなくていいということになるのです。

なので全圧から水蒸気圧を引いて水素だけの気圧にしたのです。

気体方程式には水素の圧力のみ現れていますが、水素の圧力だけで考えているという捉え方は間違いに繋がります。

☆*°

ありがとうございます！！
理解しました！