Question

ぽん

234（4）について質問です。

状態Cにおいて、
エタノールが飽和蒸気圧に達しているので
一部が容器内に、液体として存在していることまでわかります。

解説を見て、
窒素の分圧が2.5Lになることも理解しましたが、
エタノールの分圧の体積(飽和蒸気圧0.090×10∧5分の体積)は容器内の体積に加えなくて良いのですか？

そもそも、気体が凝縮したら、その分の体積はなくなるのですか？

教えてください。
お願いします。

力が
れに対
式)を
1力は
の圧
はた
ファ
11
(K)
K
K
234 混合気体と蒸気圧 体積を自由に変えることので
と 0.020mol の窒素を入れ, 圧力を 0.050 × 10°Pa,温度を
きるピストン付きのガラス容器に 0.030mol のエタノール
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 × 10Pa 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
0.4
0.2
× 105Pa 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
M
圧
カ
BAIR tatal
RE
圧
x
(イ)
(カ)
x
男
(ウ)
体積
x
10 気体の性質 -
0.05
(10 Pa)
1
(キ)
えよ。
(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。
* SO
(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。
B
圧力
(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。
C
0.29
ヘキサン
143
エタノール
図2
(10 Pa)
0
0 20 40 60 80 100
温度
(°C)
61-1866, 201
E
2.0
x
水
(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。 容器内の液体か
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℃
(シ) 57~67℃
(ス) 67~77℃
(セ) 77℃以上
(16 1

234
237
(1) 25L
(5) (サ)
(1) 容器内のエタノールと窒素の混合気体の物質量は
0.030 +0.020 0.050mol
(2) 1.5×10'Pa (3) (ウ)
体積Vは、混合気体の状態方程式より
V=RRT
0.050 × 8.3 × 10 × 300
P.
0.050 x 105
=24.9≒25L
-27°C
0.090 × 10 Pa
(2) 状態Bでのエタノールの分圧は飽和蒸気圧に等しいから,
また,エタノールのモル分率は
(4) 2.5L
0.030
0.050_
V=
(2)
V².
0.050
よって容器内の圧力は 0.090×10 x - = 1.5×10'Pa
0.030
0₂
0.030x8130×300
10,000×105
(3) エタノールのモル分率(x)が0, 窒素のモル分率が1の状
態からxを増加させたとき,エタノールの分圧が飽和蒸気圧
に達するまでは, 容器内の混合気体の物質量は一定である。
したがって容器内の圧力も一定である。 エタノールが飽和蒸
気圧に達して以降は、エタノールの分圧は変化しないが,窒
素の分圧は窒素のモル分率に比例して減少するから,容器内
の圧力はエタノールのモル分率に比例して減少する。
(4) 状態 C でのエタノールの分圧は0.090 × 10 Pa JUTALM
よって, 窒素の分圧は
GAT 0.29 × 105 -0.090 × 10³ = 0.20 × 10° Pa
容器内の体積Vは,窒素の状態方程式より
nRT 0.020 x 8.3×10'×300
P
0.20 x 105
too
=8.3
0.020×83×10×300
の状 ①本 0.060×105
(0.060 +0.090)×10²
=1.5~104円
SITTENORS BOAR
RFROÐA
CUBE
自分
=2.49≒2.5L
(5) エタノールがすべて気体であると仮定すると, 温度 [℃] 1容器内のエタノールの圧
と圧力 P〔Pa〕 との関係は, 状態方程式より
PX 2.49 = 0.030×8.3×10'x (273+t)
は,温度を上げると, 液
がある間は蒸気圧曲線
沿って増加する。 エタノ
ルがすべて気体になると
エタノールの圧力は温度
P=100t + 2.73 × 104
この直線とエタノールの蒸気圧曲線との交点の温度が、エタ
ノールがすべて気体になるときの温度である。
比例して増加する。

Answer 1

✨ คำตอบที่ดีที่สุด ✨

🍇こつぶ🐡

エタノールの分圧の体積(飽和蒸気圧0.090×10∧5分の体積)は容器内の体積に加えなくて良いのですか？
＞問題文に書いてます🙇

ぽん

回答ありがとうございます。

問題文読んでます。

問題文に書いてあるのは
エタノールの液体の体積のことではないのですか？

エタノールが飽和蒸気圧に達し、
一部が液体として存在していることはわかります。

Cにおける容器内の体積を考える時に、窒素の分圧を考えて、エタノールの分圧の体積(飽和蒸気圧0.090×10∧5分の体積)は考えないのですか？

気体が凝縮し一部が液体になったら、その分の体積はなくなるのでしょうか？

🍇こつぶ🐡

あ、そういう質問ね。勘違いしました。ごめんなさい。

(4)の計算式でエタノールの分圧を窒素分圧を引いて、容器の体積を求めてますよね。
これで、窒素の分圧での体積計算になる。

ここで、質問であるエタノールの分圧時の体積は関係ないのかとなるのだが、

気体が凝縮し一部が液体になったら、その分の体積はなくなるのでしょうか？
＞これは無い。だから、エタノール蒸気も存在する。

ここで、勘違いしてならないのは、エタノール自身ににも体積はあるだろうが、聞いている問いは容器のサイズを聞いているということ。つまり、窒素もエタノールも分圧があるだろうが、同じ容器に重なっているわけではなく、自由に動ける。よく、サラダとマヨネーズに例えるが、混合気体はマヨネーズがサラダに乗っているのでなく、かき混ぜた状態になっている。だから、エタノール蒸気の体積もあるだろうが、容器の体積には考えない。エタノール蒸気は窒素の動ける範囲を邪魔しないから、窒素の分圧で、容器の体積を計算する🙇

ぽん

わかりやすいご説明ありがとうございました。助かりました。

🍇こつぶ🐡

理解されたようで、よかったです🙇