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1. 容器中の反応 [2001 千葉大」
次の文章を読み, 下の問い (1)~(5) に答えよ。
下図に示すような容量 4.15lの球形の密閉された容器があり, 内部には水素と酸素の混
合気体が充てんしてある。 混合気体中の水素と酸素の物質量の比は,1対2である。 外部
からニクロム線が挿入してあり、スイッチを入れることにより, 電流が流れるようになっ
ている。内部の混合気体の全圧力は 9.0 x 104 Pa, 温度は27℃である。 ただし, 気体は
理想気体としてふるまうとする。 反応によって, 容器の容量は変化しないものとする。
また,気体定数を8.3×10°L・Pa/(K・mol) とする。
(1) 「混合気体の全圧はその各
成分気体の分圧の和に等し
「い。」 この関係を示す法則
名(または原理名)をかけ。
バギー(カ圧の法則]
(2)この反応容器内の混合気
体の全質量は何gか。 ただ
し、解答は有効数字2けた
まで求めよ。 〔33〕g
温度センサー
圧力計
温度計
スイッチ10
ニクロム線
GGGG
電池
―容量 4.15 Lの球状
密閉容器
水素と酸素の混合気体
メスシリンダー
(3) スイッチを入れたところ,
ニクロム線が赤熱して, 容
器中の水素が爆発的に完全燃焼した。 容器内に残る酸素の量は何molか。 ただし, 解
答は有効数字2けたまで求めよ。
[0.075] mol
(4)(3)の反応後, メスシリンダー部を冷却して, 容器内のすべての水をメスシリンダー
部に凝縮させた。続いて,この容器全体(メスシリンダー部を含む)を温めて,内部の温
度を42℃にあげたところ, メスシリンダー部分の水の量は0.72cm まで減った。
42℃における飽和水蒸気圧は何 Paか。 ただし, 容器内は水蒸気が飽和した状態であ
り,液体として存在する水の体積や水に溶ける酸素の量は無視できるとする。 また,
水の密度は 1.00kg/cm3であるとする。 なお, 解答は有効数字2けたまで求めよ。
[63×10 ]Pa
気液平衡のときのエ
(5)さらに,容器全体を加熱し、容器内部の温度を77℃にあげた。 その温度での容器内
の混合気体の全圧力は何 Pa か。 ただし, 77℃における飽和水蒸気圧は,
3.9 x 10 Paであり,水は気液平衡の状態にあるとする。 なお, 解答は有効数字2けた
まで求めよ。
[ 88×10] Pa
