Question

みみず

気体の溶解
(2)の問題で20°Cで気液平衡の気相のCO2が20Lで、0℃に冷却した時の気液平衡の気体のCO2もまた20Lとしてpv=nRTを組んでいるのですが、気体の体積は変わらないのですか？

準Ⅱ 86. <ヘンリーの法則>
表は、分圧1.0×105 Pa,温度
0℃および20℃において、 水
1.00Lに溶解する二酸化炭素と窒
素の物質量を表している。
表 分圧 1.0×105Paにおける二酸化
炭素と窒素の水1.00L への溶解量
二酸化炭素
窒素
7.7×10-² mol
1.0×10-3 mol
6.8×10mol
3.9×10-2 mol
人険がない
温度,圧力、体積を変えられる
容器を用意し, 次の操作(ア)~(ウ)を
順に続けて行った。 以下では,ヘンリーの法則が成り立つとし, 水の体積変化および蒸
気圧は無視できるとする。 C=12, N=14,0=16,R=8.3×10°L・Pa/ (K・mol)
操作(ア) この容器に水100L を入れ, 圧力 2.0×10 Pa の二酸化炭素と 20℃において
平衡状態にした後, 密閉した。 このとき, 容器中の気体の二酸化炭素の体積は 0.20L
であった。
0°C
20°C
操作(ｲ) 次に、密閉状態を保ち,体積一定のまま, 全体の温度を0℃に冷却し, 平衡状
態にした。
2
操作(ウ)さらに, 容器の体積を変えずに、温度を0℃に保ちながら, 二酸化炭素を逃が
さないように容器に気体の窒素を注入し, 全圧 2.0×10Pa において平衡状態にした。
(1) 操作(ア)の後, 水に溶けている二酸化炭素の質量を有効数字2桁で求めよ。
(2) 操作(イ)を行った後の, 気体の圧力および水に溶けている二酸化炭素の質量を有効数
字2桁で求めよ。 ただし, 水は液体の状態を保っていたとする。
(3) 操作の
the 1.2-
TCALL [on

(
洛二
(1) 3.4g
86
(2) 気体の圧力:1.1×10 Fa, 二酸化炭素の質量:3.7g 長角度
(3) 二酸化炭素: 3.7g, 窒素: 3×10-2g
20°C
0°C
○解説③(1)一定量の水に溶ける気体の物質量は,気体の圧力に比例
するので,
3.9 × 10-²x-
CO2=44 より 7.8×10×44≒3.4 (g)
(2) 20℃で,気体のCO2の物質量 n' 〔mol] は, bv=nRT より,
n=1.64×102 (mol)
2.0×105×0.20=mx8.3×10°x (273+20 )
よって, 容器中のCO2 の全物質量は、
2.0×105
7.8 × 10-2 +1.64×10㎖ = 9.44×10-2 (mol)
0°C での平衡時の気体の圧力をP [Pa], 水に溶けている CO2 の物
質量を n [mol] とすると, ヘンリーの法則より、
n=7.7×10-x-
*34
CO2 の全物質量は変化しないので、 0℃における気体のCO2は
9.44×10-㎖ [mol] であるから,気体のCO2に, v=nRT を用
いて、
①,②式より、
1.0×105=7.8×10-2 (mol)
Px0.20=(9.44×10m-㎖) ×8.3×10×273
CO2 の質量は,
P
11.0×105
P≒1.1×10 (Pa), n = 8.47×102 (mol)
0.2L
Coz
SIGURI
8.47×10×44≒3.7(g)
(3) 体積が変化しないので, CO2の分圧け化しない。したがって、 水
に溶けているCO2の量も(2)から変化)
- AFT13
0-2L?
CO2
溶解平衡が成立するときは,
気体の圧力P
溶解した気体の物質量 n
とおいて,気体の状態方程式
およびヘンリーの法則から連
立方程式を立てるとよい。
4*3
封入したCO2は,気相, 液相
のいずれかに存在する。
気相
-液相
温度を変化させると､気相と
液相に存在するCO2の物質
量はそれぞれ変化するが,
CO2 の物質量の総和は変化し
ていない。

ヘンリーの法則 気体の溶解