Chemistry
高中
已解決
問3なんですけど混合気体の体積を求める時に物質量に窒素だけを代入する理由が分かりません。問4でジエチルエーテルの物質量を求めているから問3では関係ないのは分かりますがジエチルエーテルも一部気体として残っているから代入しないといけないと考えてしまいます。
標問 20 蒸気圧(2)農薬
扱う
次の値を
次の文章を読み、下の問いに答えよ。 気体は理想気体とし、必要であれば、
蒸気圧混合気体、蒸気圧曲線, 混合気体の圧力
用いよ。
C:12 0:16
原子量･･･ H:1.0
体積を自由に変えることができるピストン付きの容器に, 窒素とジエチルエーテル
気体定数R=8.3×10°Pa・L/(mol・K)
器内のジエチルエーテルはすべて気体になっていた。 このときの混合気体の全圧は
を同じ物質量ずつ入れた。 温度を330Kにして, 容器の体積を6.0Lにしたとき、容
100×10Pa であった。 ジエチルエーテルの蒸気圧曲線は次図の通りである。
ジエチルエーテルの飽和蒸気圧 12
12× 10¹
11 × 10¹
チ 10×10'
ル 9×10^
I 8×10¹
7×10¹
6 × 10¹
の 5×10^
飽 4×10^
3x10¹
13-
2×10¹
1×10¹
20
250 260 270 280 290 300 310 320 330
温度〔K〕
問1 ジエチルエーテルの物質量 〔mol] を求め, 3桁目を四捨五入して有効数字2桁
で記せ。
★ 問2 ピストンを動かして混合気体の全圧を1.00×105 Paに保ちながら,温度を330K
から267Kまで徐々に下げていった。 以下のⓐ~ⓓ の各温度において, 容器内にジ
エチルエーテルの液体が存在しているものをすべて選び, その記号を記せ。ない場
合は ｢なし」 と記すこと｡
標
a
308 K
b300 K
292 K (d) 284 K
★ 問3 問2の最後の状態 (全圧 1.00 × 10 Pa,温度 267K) における窒素の分圧 [Pa]
と混合気体の体積 〔L〕 を求め,3桁目を四捨五入して有効数字2桁で記せ。 ただし,
267Kにおけるジエチルエーテルの飽和蒸気圧は1.7 × 10 * Pa とし, 液体の体積は無
視できるほど小さいとする。
★ 問4 問3において,凝縮(液化)していたジエチルエーテルの物質量 〔mol] を求め,
3桁目を四捨五入して有効数字2桁で記せ。
| 名古屋工業大 |
オ
示
に
F
解答
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以下、ヘキサン➡️ジエチルエーテル、17℃➡️267Kに変えて読んで下さい。
まず、ヘキサンは17℃で気液平衡。解答欄外④に体積に関係なく飽和蒸気圧になるよね。ここで、ヘキサンは気体と液体を行ったり来たりであり、分圧は蒸気圧だけど、体積は気体では無いから、状態方程式では求められない。だって、気体だけじゃないから。だから、状態方程式は使えない。ヘキサン気体はいくらあるかは分からないとなる。そこで窒素の登場。窒素は気体だけだから、状態方程式が使える。ただ、ヘキサン蒸気圧(分圧)を全圧から引いたのが窒素分圧だから、その値を用いる。
繰り返しになるが、ヘキサン蒸気圧があるからヘキサン気体があると考えてもいいけど、その分は全圧から引いているから大丈夫。ヘキサンは気体になっても液体に戻り、蒸気圧は体積に関係なく同じ値だから、極端だけどヘキサン体積0で考えていい訳。体積で変わらないんだから。仮に液体から戻ったヘキサン蒸気があっても、窒素分圧は変わらないから、窒素分圧で体積計算する。
窒素とヘキサンは同じ容器入っているが、17℃でのヘキサン蒸気は気液平衡だから気体体積0と考え無視する感じ。でも蒸気圧は無視できないから引く。だから、窒素で計算している。窒素分圧の体積はヘキサンには関係ないから、ハッキリ気体と分かる窒素を使う。実際、ヘキサン体積は状態方程式は使えないし、いくらあるかは分からないから無視せざるを得ない。