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化学 高校生

どなたかこの問題がわかる方いらっしゃいますか?とても難しく、分からなかったので、考察2だけでも教えてもらえると嬉しいです。

10 思考学習!! アボガドロ定数の測定の歴史 歩美は, アボガドロ定数がどのようにして求 められたのか興味をもった。 先生に聞いてみる と、現在のアボガドロ定数は, 高純度のケイ素 の結晶の球体(図A) に含まれる原子の数を, 精 密にはかって求めているということだった。 また, アボガドロ定数を求める試みは19世 紀末ごろから始まり,今日までさまざまな方法 で測定してきたことを先生から聞いた。 そこで, 図A シリコン結晶 歩美は, そのアボガドロ定数測定の歴史を調べてみることにした。 調べていくと, アボガドロ定数の測定方法の一つにステアリン酸の単分子膜 を利用する方法があることがわかった。 ステアリン酸分子 C17H35 COOH は, 水になじみやすい部分(-COOH)と やすい液体に溶かして清浄な水面に滴下する。 すると液体が蒸発してステアリ みにくい部分(C, Hgs-) をもつ(図B右)。これをシクロヘキサンのような蒸発し ン酸のみが水面上に広がり, 分子の-COOH を水側, C17H35-を空気側に向けて、 一層にすき間なく並ぶ(図B左)。 これを単分子膜という。 10 S〔cm²〕] (単分子膜の面積) s〔cm²) ステアリン酸1分子が 水面上で占有する面積 同 H) CH3 水になじみにくい 部分 CH2 1 水になじみやすい 水面 O OH 部分 単分子膜 ステアリン酸1分子 図B ステアリン酸の単分子膜 HM (1) mol 単分子膜の面積と,ステアリン酸1分子が水面上で占める面積がわかれば, 単分子膜に含まれる分子の数がわかり, アボガドロ定数を求めることができる。 その計算過程を順に考えてみよう。 |考察■ 単分子膜の面積を S[cm],ステアリン酸1分子が水面上で占める面 |積をs[cm?]としたとき, 単分子膜をつくるステアリン酸分子の数はど のような式で求められるか。

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化学 高校生

(1)と(2)の解説をお願いしたいです

問1 次の各問いに答えよ。 原子量は、H=1.0、C=120=16 とする。 図に示すように、ピストンにより容積 が変わるシリンダーA がコックのついた 管で容器 B とつながった装置があり、 装 置全体の温度を一定に制御できる恒温槽 に入っている。 シリンダーAには質量a[g]のメタン (気 体)が、容器 B には質量 5a[g]の酸素(気 体) が入っている。 ピストンが初期位置に Cata 16 容器 B シリンダー A コック |ピスト ピストン メタン 酸素 a [g] 5a [g] 管 P あるときコックは閉じており、シリンダーAと容器Bの容積はともに Vo[L]で等しく、温度もともに絶対 温度で To [K] である。このときのシリンダーA内の圧力を PA [Pa] とする。 気体はすべて理想気体とし、 管 の容積は無視できるとする。 (1) ピストンが初期位置にあるとき、 容器B内の圧力 [Pa] をシリンダーA内の圧力 PA を用いて表せ。 (2) ゆっくりとピストンを押し込み、 シリンダーAの容積を Vo/4 [L] とした後に、コックを開けてしば らく放置したところ、 メタンと酸素は反応せず互いに速やかに混合し、 その後装置内部の温度は To で 一様となった。このときの装置内のメタンの分圧 [Pa]を、 PAを用いて表せ。 (3) (2) の操作の後、 ピストンを固定して適切な方法で装置内のメタンを完全に燃焼させた。このときの 化学反応式を記せ。 (4) (3)の後、しばらく放置した後に装置内の温度が再び To となったとき、 容器内に液体の水が存在し た。 このときの装置内の全圧 [Pa] を PA を用いて表せ。 ただし、 温度 To での水の蒸気圧は、 0.10PA と する。 また、水蒸気の凝縮を除いて装置内の気体は水 (液体) へ溶解しないとし、温度変化によるシ リンダーAと容器 B の容積変化、および水 (液体)の体積は無視できるとする。

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