Question

かなかな

②です。
どう考えればいいのかがわからないので教えていただきたいです。

〈温度の異なる連結球と混合気体の圧力〉
下の設問に有効数字2桁で答えよ。 (H=1.0, C=12,N=14,016)
気体は理想気体として扱い, 気体定数 R=8.31×103 Pa・L/ (mol・K), 飽和水蒸気圧
は 17℃で 1.94 × 103 Pa, 67°C で 2.70 × 10 Pa とする。 また, コック, 連結部分およ
び液体の水の体積は無視できるものとする。
右図に示した耐圧容器において, コックを閉じた状
態で容器Aにメタン 0.32g, 容器Bには空気 (体積比
酸素 20%, 窒素 80%) 11.52gを入れた。
コック
容器
2.00[L]
容器 B
30.0[L]
27℃に保ったままコックを開き, 十分な時間が経
過した後,容器内のメタンを完全燃焼させ, 容器 A,
B ともに327℃にした。 このときの容器内の全圧 〔Pa] を求めよ。 ただし,生成した
水はすべて水蒸気として存在していたものとする。
(2) さらに(1)の後, コックを開いたままで, 容器A内を67℃, 容器 B内を17℃に保っ
た。このとき,①容器A内に存在する水蒸気の物質量 〔mol] および, ② 容器B内に存
在する液体の水の物質量 [mol] を求めよ。
〔14 京都府医大改
合はのは使

(2) H2O 以外の気体は変化しないので, H2O 0.040mol についてのみ考
える。 AとB内のH2Oの分圧 PH2O は等しく, AとBのH2O
(気体) の物質量をそれぞれ NA, B (mol) とすると,物質量の比は次
のようになる。
*04
※①
A内とB内に存在する気体に
ついて
DV=RT より
2.00
30.0
nai nB=
=29:510
67+273 17 +273
DV
(i) A内とB内ともにH2Oがすべて気体として存在すると仮定する
と, A内のH2O の分圧 PA は,
n=-
(○は一定)
RT
気体の物質量 n は,Vに比例
し, Tに反比例する。
29
PA×2.00=0.040x
- x 8.31 × 10°× ( 67+273)
29+510
PA≒3.04×10(Pa)
B内のH2Oの分圧も同じ圧力になるが, 17℃の飽和水蒸気圧
(1.94×10 Pa) を超えるので,仮定は矛盾している。 B内では液
体の水が存在する。
(ii) A内はすべて気体, B内は気液平衡の状態と仮定すると, B内は
17℃の飽和水蒸気圧で, A内のH2Oの分圧も同じ蒸気圧である。
67℃の飽和水蒸気圧 (2.70 ×10 Pa) を超えないので, A内はすべ
て気体で存在する。 仮定は正しい。
1.94×10×2.00=n×8.31×103 × ( 67+273)
n = 1.37...×10-≒1.4×10-3 (mol)
510
nB=1.37×10-3 ×
29
=2.40...×10-2(mol)
液体として存在する水の物質量 n液は,
n=0.040-na-nB=0.040-1.37×10-3-2.40×10-2
≒1.5×10-2(mol)