この解説の最後にある｢よって"状態ア"と"状態ウ"について｣の部分にある物質量が変化しない理由って元々のmol比である977:36.0に変化が加わっていないからですか？
逆にどのようなときに物質量は変化するんですか？
これ
だけ
で
8
★★★
合格決
をめ
る
問題
[蒸気圧]
ある反応によって生じた水素を水上置換により容器に捕集した。 この容
気体を捕集したときの温度は27℃で外気の圧力は1013hPaであった。 液
器は、容積を変えることで圧力をかきの気の圧等はく保つことができ
体を含まないように気体を容器に密閉し, 温度を27℃で一定に保ったま
ま、外気の圧力を変化させて容積の変化を測定した。 外気が506.5hPaのときの容積
は、外気が4052hPaのときの容積の何倍か。 解答は小数点以下第2位を四捨五入し
て示せ。ただし、気体はすべて理想気体としてふるまうものとし、 27℃における水
の蒸気圧は36.0hPa とする。
(解説)
27°C
27C
Pin20
P
V,T:-
Hz。
+
H2O
状態ア)
で分ける
V₁L
V.L
とする
。Hz
136×1
27°C 506.5hPa
●H2O
VL
とする
①より H2 とH2Oのmol比がわかっているので,
P.Ho=506.5x-
全圧
36.0
977+36.0
結局, 次のようになっている。
=18.0hPa <36.0hPa 27℃における水の蒸気圧
モル分率
よって H2O は全て気体として存在し, その分圧は18.0hPa とわかる。
(1気圧
全圧からH2Oの分圧を引いて求める
3hPa
[東京工大]
全圧506.5hPa
分圧(506.5-18.0)hPa
27℃℃
分圧 18.0hPa
27℃℃
27°C
H2O
H2
V,T: 一定
で分ける
Hz。
+
V₁L
◆状態ア
V.L
mmt
H2O
V.L
STEP 3
水素H2のような水に溶けにくい気体を発生させたときは, 水上置換で集
める。このとき、容器内はH2とH2Oの混合気体になっている。
wwwwwwwwwwwwww
wwwwww
図のように, 容器内の水面と外の水面を一致させることで, 容器内と外
気の圧力を等しく保つことができる。 27℃における水の蒸気圧つまり分圧が36.0hPa
wwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwww
であることを意識して, V. T: 一定で分けてみる。
(2)外気の圧力を4052hPaにした場合
H2Oが全て気体であると仮定すれば･･･ STEP4
PifH20
4052hPa
27°C
27℃℃
状態イ
H2O
27°C
27℃
27°C
STEP 3
状態Ⅱ
27°C
V, T:-
H2°
+
容器の中で
H2O
●H2O
で分ける
V2L
V2L
とする
一部水が液 VL
と変わらな
化したときとする。
【い状態
。外気の圧力
|1013hPa
H2
H2O
V2L
H2
•
STEP3
状態
H2
V, T. 一定 VL
で分ける
する。
VL
+
H2Old
蒸気圧
全圧1013hPa
V,T : 一定で分けたときは,圧力を足すことができるので
1013hPa=PH+PHO
PHo=36.0hPaなので, PHを求めることができる。
Ph=1013-Pho=1013-36.0=977hPa
また,V,T: 一定で分けたときは, 「圧力比=mol比」 なので
NHƯ PHO PH Pho=977:36.0 …
となる。
次に、液体を含まないように気体を容器に密閉する。
|を示すね
①より,
36.0
分圧PH2
分圧PH20=36.0hPa
Pit. Ho=4052×
全圧
977+36.0_
モル分率
-=144hPa > 36.0hPa 27℃における水の蒸気圧
よって, H2O は一部液化し,その分圧は36.0hPa となる。
実際は,次のようになっていた。
全圧からH2Oの分圧を引いて求める
4052hPa
(4052-36.0)hPa
36.0hPa
27°C
27°C
27°C
V₂L
H2O
とする
H2
V, T:-
で分ける
H2。
+
状態ウ
V3L
V3L
H2O
。
STEP3 D
気体だけを
H2O
27℃で外気の圧力を変化させて容積の変化を測定
密閉する
. H2
する。
(1) 外気の圧力を506.5hPaにした場合
H2Oが全て気体であると仮定すれば･･･ STEP
4
40
よって状態アと状態ウのH2について, 物質量 (mol), 温度, 気体定数Rが変化し
ていないので,PV=nRT (○は一定を表す) となりボイルの法則が成り立つ。
wwwwwwww
→新しく得られた式PV=(一定)
PV=(506.5-18.0) xV=(4052-36.0) xV3
よって, Vi=8.22V3≒8.2V3
解答 8.2倍
(
