Question

チョコパイ

気体の溶解度についての質問です。
大門3（1）ア
自分の解答だとバツになるのはなぜですか？

3気体の溶解度 [1994 島根大]
次の文を読み, 問いに答えよ。
H=1.00, C=12.0, 0 = 16.0, 気体定数=8.3×103L.Pa/(K・mol)
A君は次のようにして炭酸水をつくった。 内容積100Lの容器中の水 700mLにドラ
イアイス 2.2gを加え, すぐに密閉した。 ドライアイスが完全に消失した後、さらに十
分長い時間放置した。 このとき, 温度は27℃, 外気圧は1.0×105Paであった。
A君は,この容器内の気体の圧力を, 空気の溶解度と水蒸気圧が無視できるものとし
て,次のように見積もった。 27℃, 1.0×105Paでの二酸化炭素の溶解度 (mL/水 1mL,
標準状態に換算した値) は 0.72 なので,このときの二酸化炭素の分圧をPとすると, 水
に溶解している二酸化炭素の量は, ヘンリーの法則が成立するならば [
molであり,気体の二酸化炭素の量は、気体の状態方程式を用いると
mol となるから,Pは
Pa と求められる。 さらに, 空気の分圧は
Paとなる。
Paだから, 容器内の気体の全圧は
しかし, ヘンリーの法則は窒素や
| 気体について成立するのであって, (a) 二酸化炭素や
うに水と反応し, 溶解度が
のように溶媒と反応せず, 溶解度が
のよ
|気体については, 濃度が低い範囲でしか成立し
|のみで
ない。 また, 気体の状態方程式についても、 厳密に成立するのは コ
あり、実在の気体では,低温, 高圧になるほど状態方程式からのずれが大きくなる。
(1)
イに分圧P を用いた式を記入せよ。
(2) ウ オに適当な数値を記入せよ。
(3) カ~コに適当な語句または物質名を記入せよ。
(4) 下線部(a) , 二酸化炭素と水との反応を化学反応式で示せ。
キ
(5) 下線部 (b) の理由を説明せよ。
]

3 気体の溶解度 [1994 島根大]
[]
解答 (1)(ア) 2.25 x 10-P (イ) 1.20×10-7P
(2) (ウ) 1.45×105 (エ) 1.0×105 (オ) 2.45×105
(3) カ) 酸素 (または水素) (キ) 小さい (ク) アンモニア
(ケ) 大きい (コ) 理想気体
(4) CO2 + H2O HCO3 + H+
(5) 低温では分子の熱運動が弱く分子間力が無視できない。 高圧では単位体積中
の分子の数が多いため気体全体の体積に対して分子自身の占める体積の合計が
無視できず,また, 分子間の距離が小さくなるため分子間力の影響も大きくな
る。
解説 (1)(ア) 1.0×105Paでの水 700mLあたりの溶解量は
0.72 x700
22400
P
1.0x105
P [Pa] での溶解量は, ヘンリーの法則より 0.0225x-
=0.0225 (mol)
=2.25×10-P で
ある。
(イ) 気体の二酸化炭素は27℃, P [Pa] で 0.300Lであるから,気体の状態方程式
より
Px0.300=nx8.3×103x300 ゆえに
1.20×10-P [mol]
2.2
(2)(ウ) 加えた二酸化炭素は -0.050mol であるから
44
2.25 x 10 -P + 1.20×10-P=0.050 ゆえに P=1.45 x 105 Pa
(エ) 最初容器を密閉する前に 1.0×105 Paの空気が入っていて,そのまま変化して
いない。
(オ) 1.45 × 105 + 1.0 x 10 = 2.45×105 (Pa)
(3) ヘンリーの法則は溶解度の小さい N2, O2, H2, He, CH4 などについて成立する。

川思
ソー
の法則より、
n=k.p.v
720
22400
P
↑
=0.0225
A
700
1000
分圧はP
0.72(ml/1mm)
なので、水1Lに対して、
①172×103=720ml とける。
2.25×10mol

気体の溶解度 化学 ヘンリーの法則