Chemistry
高中
已解決
(2)(3)の考え方を教えてください🙇♀️
切貝里(IIIUIJ を求& よ。
(14 京都府医人以」
準°63.〈混合気体の体積〉思考)
2
図1に示すような体積と温度を自由に変えることのできるピストン付き容器に
0.15mol の水素と 0.20mol の水を入れ,温度を 60°℃に保ち, ピストンに0.50×10°Pa
の圧力をかけた。このとき, 水は一部液体であった(状態I)。温度を一定に保ったまま,
ピストンへの圧力をゆっくり下げ, 容器内の水がすべて水蒸気になった(液体の水がす
べてなくなった)ところでビストンを止めた(状態I)。その後,さらにピストンへの圧
力を下げた(状態Ⅲ)。飽和水蒸気圧は図2に示すように変化し, 60°℃においては
0.20×10°Paである。 容器内の液体の体積は無視できるものとして、(1)~(4)に答えよ。
ただし、水素は水に溶解しないものとする。 (1), (3)の答えは有効数守2桁で記せ。気体
定数 R=8.3×10°Pa·L/(K·mol)
32 物質の三態· 気体の法則
1.00-
0.90
\0.80
p.70-
0.60-
0.50
0.40
0.30
b.20
6.10-
0.00-
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90100
ピストン
気体、
液体、
温度(C)
状態I
図1
状態I
状態I
図2
(1) 状態Iにおける容器内の体積を求めよ。
V(2) 状態Iにおける容器内の体積を固定したまま,温度を上げた。容器内の水がすべて
水蒸気に変化する温度(液体の水がすべてなくなる温度)は, 次の(a)~(e)のどの温度範
囲に含まれるか。最も適当なものを一つ選べ。
(a) 60~70°C
*(3) 状態Iにおける容器内の体積を求めよ。
V(4)状態Iから状態Ⅲへの変化によって, 容器内の圧力Pと体積Vの関係はどのよう
に変化するか。最も適当な図を次の(a)~(e)から一つ選べ。
(b) 70~80°℃
(c) 80~90°C
(d) 90~100°℃
(e) 100°℃ 以上
V
I
II
I
I
I I
→ P
d-
P
一ト
→ P
進6A (神相与はし中十仁!」
[19 防衛医大)
目
日
飽和水蒸気圧[×10 Pa)
日。
日
(008 H.O .
x Pa
飽和水蒸気圧は容器の体種に
関係しない。H.0から容器
内の体積を求めることはでき
ないので,Hz のみについて
気体の状態方程式
かV=nRT を適用する。
63 (1) 14L (2) b (3) 28L (4) b
群説(1) 状態I で水 H:O の分圧は飽和水蒸気圧 0.20×10°Pa (グラ
フより)を示すので, p=(0.50-0.20)×10°=0.30×10°(Pa)
容器内の体積をV[L] とし, 水素 H2について気体の状態方程式を
Tom
※04
適用すると,
※2
0.30×10°×V=0.15×8.3×10°×(60+273)
V=13.8…=14(L)
60°℃でH2 と H:O
かD=nRD
を比べると、
※24
|2) 60°℃で水 H:0がすべて気体(水蒸気)と仮定したときの分圧 かは,
h: 0.3m (0 pa, o.15ml, 圧は物質量に比例する
0.20
=0.40×10°(Pa) 4
0.15
He0: えaya.2
Y00°℃ で水 H:Oがすべて気体と仮定したときの分圧 p2は,
-非0.448×10°(Pa)
=0.30×10°×-
※3
H-O のみで, 60°Cと 100°℃C
形れラリン
を比べると,
p=0.40×10°(Pa)×-
100+273
60+273
D=2RT
から!
圧力
[×10°Pa)
図2に(60°℃, か)と(100°C, pa) をプ
ロットし,その2点を直線で結ぶと,
70~80°C の温度範囲で蒸気圧曲線と
交わる。よって, (b)
(3) 状態IIでの容器の体積を「1V' [L] と
し,水 H.O について気体の状態方程
式を適用すると,
0.20×10°×V
=0.20×8.3×10°×(60+273)
V'=27.6…=28 (L)
(4) H-O の分圧は右図
ののように変化する。
また, He は右図②
のように変化する。
分圧は絶対温度に比例する
※ 0
全圧が与えられていないので
水素 H2 の分圧はわからない。
(別解) 60°℃, 0.20mol の
HO について,体積と分圧は
反比例する。
pV=(n RT
0.448.
0.40
※の4
0
温度(C)
60
100
H
気液平衡すべて気体
(蒸気圧)(気体の法則)
HO
(2)の と 0.20×10°Paより
0.40×10°
0.20×10
=27.6=28(L)
V'=13.8×
OPA
※6
※5
①と②を合わせると,
(a)~(e)のグラフは,
P
縦軸と横軸の表記が
右図と反対になって
いるので注意する。
気液平衡
(蒸気圧)
I
すべて
気体
すべて気体
目
目
解答
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