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気体の溶解度は標準状態(0℃, 1.0×10°Pa)に直した気体の体積で示されること
が多いです。標準状態で,1molの気体の体積ば22.4Lでしたね (p.94)。
ですので,溶解度+ 22.4をすることで,溶けた気体の物質量[mo!)がわかります
0
水素H。の0℃, 40℃の溶解度は,0.021, 0.016である((0℃, 1.0× 10°Paの条件
〈問)
に換算した,1Lの水に溶ける体積L)。次の各問いに答えよ。ただし,H=1.0とする。
(1) 0℃, 4.0×10Paで10Lの水に溶ける水素の物質量を求めよ。
(2) 0℃, 4.0 ×10°Paで10Lの水に溶ける水素の体積を求めよ。
(3) 0℃, 4.0 ×10°Paで10Lの水に溶ける水素の,0℃, 1.0×10Paでの体積
を求めよ。
(4) 0℃,1.0×10Paで10Lの水に水素を溶かしたのち,圧力を一定に保ちな
がら温度を40℃に上昇させたところ,溶けていた水素が気体となって出て
いった。出ていった水素の質量を求めよ。
解きかた|0℃で1Lの水に溶ける水素の体積は標準状態に直すと 0.021L,
40℃で1Lの水に溶ける水素の体積は標準状態に直すと0.016Lということです。
0.021
0.016
それぞれを物質量に直すと
[mol),
22.4
[mol] ですね。
22.4
(1) 圧力が4倍になり,水の量が10倍になっていますから
0.021
-=0.0375 [mol]
22.4
3.8×10-?mol
4×10×-
(2) これは引っかかりやすい問題です。前ページで見たように、気体の体積
はその圧力·温度下で計算した場合,いつでも一定です。
0℃, 1.0×10Paで1Lの水に溶ける水素の体積は0.021Lで,4.0×10Pa
でも体積は不変です。水が10Lになった部分だけが影響します。
0.021 [L)×10=0.21L .
(3) 0℃.1.0×10Paでは気体の体積は 1molで22.4Lなので、,(1)で求めた。
溶けている物質量に22.4を掛けましょう。
0.0375 [mol]×22.4 [L/mol]=0.84L
または,(2)を4倍にしたのが0℃,1.0×10Paでの体積になるとしても
かまいません。
(4) 1Lの水で温度を0℃ → 40℃と変化させると
0.84L
0.021-0.016
[mol)
22.4
の水素が,水に溶けていられずに発生します。10Lの水の話なのC,e
の10倍の水素が発生し,Heは1mol あたり2.0gなので
0.021-0.016
10×
-× 2.0=0.00446 [g]
4.5×10-g
22.4