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圧力
234 混合気体と蒸気圧 体積を自由に変えることので
きるピストン付きのガラス容器に 0.030mol のエタノール
0.020mol の窒素を入れ,圧力を0.050 × 10°Pa,温度を
27℃に保ち、長時間放置した (状態A)。このとき,エタ
ノールはすべて気体となっていた。その後,温度を一定に
保ちながら、圧力を徐々に高めていったところ,状態 B
でエタノールが凝縮しはじめた。その後,さらに圧力を高
め 0.29 × 105Pa まで圧縮した (状態C)。このとき,容器
内の体積変化は図1のようになった。
0.8
気体はすべて理想気体とし、液体(エタノール) の体積は
無視できるものとする。また、窒素の液体への溶解も無視 蒸 0.6
できるものとする。 エタノールの蒸気圧曲線は図2のよう
に変化するものとし, 27℃における飽和蒸気圧は 0.090
圧 0.4
0.2
× 10Pa とする。 また, 気体定数R=8.3×10°Pa・L/(K・
mol) とする。
(1) 状態Aにおける容器内の体積 〔L〕 を有効数字2桁で答
えよ。
S◆
(2) 状態Bにおける容器内の圧力 [ Pa] を有効数字2桁で答えよ。
(3) 状態Bにおいて,体積を固定したままエタノールと窒素のモル分率を変化させたと
すると、容器内の圧力はどのように変化すると考えられるか。 次の(ア)~(ク)のグラフか
ら一つ選び,記号で答えよ。 ただし, エタノールのモル分率をx, 窒素のモル分率を
1-xとし, 全物質量は変化させないものとする。 また, 温度は27℃に保ったまま
とする。
(シ) 57~67℃
nS M
2
X
F
(オ)
圧力
圧力
(カ)
x
圧力
(13)
OR
圧力
DELIBAR(10³Pa)
体積
(キ)
x
10 気体の性質 143
A
0.05
圧力
圧力
05
B
圧力
図 1
ヘキサン
H
Natchat co
(エ)
C
0.29
x
43 T
20 40 60 80 100
温度
[°C]
図2
エタノール
(ク)
[10Pa]
水
(4) 状態Cにおける容器内の体積 [L] を有効数字2桁で答えよ。
(5) 状態Cから容器内の体積を固定したまま, 温度を徐々に上げた。 容器内の液体がす
べて気体に変化する温度は,次の (ケ)~(セ)のどの範囲に含まれるか, 記号で答えよ。
(ケ)27~37℃ (コ) 37~ 47℃ (サ) 47~57℃
(ス) 67~77℃
(セ) 77℃以上
( 16 北大)