Question

よー

問4について
解説のマーカー部分が分かりません！

3 (配点 26点)
次の I, II に答えよ。 ただし, 気体はすべて理想気体の状態方程式に従うものとする。
I 次の文を読み, 問1~ 問4に答えよ。
次の図1のように,ピストン付きの密閉容器と液体のエタノールが充填されたシリ
ンジが,コックの付いた細管で接続された装置がある。この装置を用いて,温度を
320Kに保ちながら下の一連の操作1~4を行った。ただし,細管部分の容積や液体
のエタノールの体積は無視できるものとする。 また、液体のエタノールへの窒素の溶
解は無視できるものとする。必要があれば次の値を用いよ。
気体定数 : R=8.3×103 Pa・L/(K・mol)
320Kのエタノールの飽和蒸気圧: 2.5×10 Pa
コッ
ピストン
シリンジ
図 1
操作1:コックを閉じた状態で, 容器内に窒素のみを封入して容積を16.6Lに保っ
たところ、容器内の圧力は 3.2 × 10 Paであった。
操作2:ピストンを押し下げ, 容積を8.3Lに保った。
操作3 : 容積を8.3Lに保ちながら, コックを開けてシリンジからエタノールを容器
内に少しずつ注入したところ,注入量がn 〔mol] を超えたところで容器内に
エタノールの液滴が残り始めた。さらにエタノールを注入し、容器内に注入
したエタノールの総物質量が0.10mol になったところでコックを閉じた。
-53-

操作4:ピストンをゆっくりと引き上げていくと, 容積が V[L]になったところで
エタノールの液体は消失して, エタノールはすべて気体になった。
問 操作1で封入した窒素の物質量は何molか。 四捨五入により有効数字2桁で記
せ。
9.20
問2 操作2終了後の容器内の圧力は何Pa か。 四捨五入により有効数字2桁で記せ。
6.4×104
問3 操作3について, 次の (1), (2) に答えよ。
(I) 容器内に注入したエタノールの物質量 [mol] とエタノールの分圧 〔Pa〕の変化
を解答欄の図に実線(-)で記せ。
1425
(2) n は何molか。 四捨五入により有効数字2桁で記
0.07kmol
ご
0.10
問4 操作 4 について, 容積Vは何Lか。 また,このときの容器内の圧力は何Paか。
四捨五入により有効数字2桁でそれぞれ記せ。40×0.11.30

問4
思考力・判断力
エタノールがすべて気体に変化したとき,気体のエタノールの物
質量は操作3で容器内に注入した総物質量に等しい 0.10molであ
る。また、エタノールの分圧は320Kにおける飽和蒸気圧に等し
く2.5×10 Pa である。混合気体の体積とその成分気体の体積は等
しいので、エタノールについて理想気体の状態方程式より、
2.5×10^PaxV[L]
=0.10molx8.3×103 Pa・L/(K・mol)×320K
V=10.6L ≒1.1×10L
一連の操作 1~4において, 0.20mol の N2 は常に気体であり,
操作 4で容器の容積がV[L](=10.6L) になったときのN2 の分圧
を PN2 〔Pa〕 とすると, 操作1終了後と操作4のN2 について, ボイ
ルの法則より、
3.2×10^ Pax16.6L=PN2 〔Pa〕×10.6L
PN2 = 5.01×104 Pa
また,N2 の分圧は次のように理想気体の状態方程式を用いても
求めることができる。
PN2 〔Pa〕 x 10.6L
=0.20mol×8.3×103 Pa・L/(K・mol)×320K
PN2=5.01×104 Pa
よって, 容器の容積がV[L]になったときの容器内の圧力は,分
圧の法則より
2.5×10 Pa +5.01×104Pa=7.51×10 Pa≒7.5×10*Pa

Answer 1

✨ 最佳解答 ✨

🍇こつぶ🐡

問題文より、操作3に書いているから。

少し追加すると、
操作3で、エタノールnmolで液滴が残り、さらに注入し、0.10molでコックを閉じたとあるから。

問3(2)で、n＝0.075と求めた。液体のエタノールが0.025あるが、それも含め気体になれば、というのが黄色い線の意味だから、入っているエタノールは、全部、つまり、0.10molとなる🙇