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Chemistry Undergraduate

解答が欲しいです。

[1] 1.013×10° Paのもとで、1mol のある気体を、 温度をT,Kから T2Kへ上昇させたと きのエンタルピー変化とエントロピー変化を求めよ。 ただし、その気体の定圧モル熱容 量は次式(Tは温度(K)、 a、 b、 cは定数)で表せるとし、 また気体定数はRJK! mol-! とする。 Cp=a+bT+cT-2 JK-' mol- [2] 1.013×10° Paのもとで、 ある結晶1 mol が融点TKで完全に融解するときにgJの 発熱が観測されたという。 このときのエンタルピー変化とエントロピー変化を求めよ。 [3] 1 mol の理想気体が、状態1 (温度 Ti K、 体積1i m') から状態2 (温度 72 K、 体 積2 m')へ膨張するときのエントロピー変化を求めよ。定積モル比熱は CvJK' mol'! で定数、また気体定数はRJK'mol'' とする。 ヒント:定温過程と定積過程の2段階に分けて考える。 [4] 初期状態において温度T,でnmolの理想気体を、①可逆定温膨張、②可逆断熱膨張、 の不可逆断熱自由膨張、 の3通りの過程で体積を iから 12へ増加させた。それぞれの 過程に対して、系が得る熱と系のエントロピー変化について、 詳しい結果の導出と併せ て説明せよ。ただし、 気体定数は Rとする。また、縦軸を圧力、横軸を体積として、上 記のそれぞれの過程に対する変化を図示するとともに、 その理由を説明せよ。

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Chemistry Senior High

なんでpは一定って分かるんですか?

62 (1) 6.5×10* Pa (2) 0 1.4×10-mol ② 1.5×10-?mol 空気は O(分子量 32)と N。 (分子量28)が20 : 80 (体積比) の混合気体で、そのみかけの 分子量(平均分子量)は、 イ※の 解説(1)メタン(分子量16), 空気(平均分子量 28.8)はそれぞれ メタン:0.32 16 =0.020(mol),空気: 11.52 =0.40 (mol) 28.8 空気の体積比はO. 20%, N: 80%であるから, O: は 0.080mol, Naは0.32mol。 80 |20 32× 100 CH』+ 20。 +28× CO, + 2H,O N』 100 燃焼前 0.020 0.080 0 0 0.32(mol) =28.8 変化量 -0.020 -0.040 +0.020 +0.040 0 (mol) 燃焼後 0 0.040 0.020 0.040 0.32 (mol) 気体の総物質量は 0.040+0.020+0.040+0.32=0.42(mol) pV=nRT より, pe×(2.00+30.0)=0.42×8.31×10°×(327+273) pを=6.5×10*(Pa) (2) H.O 以外の気体は変化しないので, H:O0.040mol についてのみ考 える。A内とB内の H:O の分圧Duo は等しく, A内とB内の H.O (気体)の物質量をそれぞれれA, ng (mol) とすると, 物質量の比は* のようになる。 ※の A内とB内に存在する気体に ついて 2.00 67+273 30.0 17+273 (i) A内とB内ともに H.Oがすべて気体として存在すると仮定する nA:n=- -=29:510 のV=nRT より DV n= (○は一定) RT 気体の物質量nは, V に比例 し、Tに反比例する。 と,A内の H.Oの分圧 pA は, 29 pA×2.00=0.040× 29+510 -×8.31×10°×(67+273) p=3.04×10°(Pa) B内の H.O の分圧も同じ圧力になるが, 17'Cの飽和水蒸気圧 (1.94×10°Pa)を超えるので, 仮定は矛盾している。 B内では液 体の水が存在する。 () A内はすべて気体, B内は気液平衡の状態と仮定すると, B内は 17"Cの飽和水蒸気圧で, A内のH,Oの分圧も同じ蒸気圧である。 67°C の飽和水蒸気圧(2.70×10*Pa)を超えないので, A内はすべ て気体で存在する。 仮定は正しい。 1.94×10°×2.00ーカA×8.31×10°×(67+273) nA=1.37…×10-年1.4×10 (mol) ョ=1.37×10-x210 -2.40…×10-2(mol) 29 液体として存在する水の物質量 ng は、 a=0,040-nーnョ=0.040-1.37×10~3-2.40×10- 1.5×10(mol)

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Chemistry Senior High

高3です 55. (2)で窒素は凝縮しないのですか?

べては気体になっておらず, 液体の水が存在する。よって, 容器内 この値は90°C における飽和水蒸気圧 7.0×10*Pa より小さいので, これは 60°C の飽和水蒸気圧 2.0×10 Pa より大きいので, 水はす 気体になった水の質量を m[g]とおくと, 気体の状態方程式より (2) 水がすべて気体になったとすると,その圧力は(1)と同様に 55(1) 40°C (2) 6.0L (3) 24L (※の 昭説(1) ヘキサンと窒素はそれぞれ0.20mol ずつなので, ヘキサン その物質の物質量 全物質量 モル分率= ※D4 の分圧は,分圧=全圧×モル分率より、 4※2 0.20 0.20+0.20 気液平衡のときのヘキサンは, 体積に関係なく飽和蒸気圧を 示す。よって,ヘキサンから 体積を求めることはできない。 1.0×10× =5.0×10*(Pa) ヘキサンの飽和蒸気圧が,この分圧よりも小さくなる温度では, 部が液体となる。よって, 蒸気圧曲線より, 40°℃。 (2) 17°Cのとき,ヘキサンは気体と液体が共存するので,その分圧は 飽和蒸気圧に等しく,蒸気圧曲線より 2.0×10*Pa である。 ※3 ヘキサンと窒素の分圧の変化 を示すと, ※24 (×10° Pa) 1.0 0.8 圧 カ このとき,窒素の分圧 pNa は, DN=1.0×10°-2.0×10'=8.0×10*(Pa) 混合気体の体積を V(L] とすると,窒素だけについての状態方程 式か。Vi=nN.RTより, 8.0×10*× Vi=0.20×8.3×10°×(17+273) (3) 体積を膨張させてヘキサンがすべて気体になったとき,ヘキサン の分圧は 17°C での飽和蒸気圧 2.0×10'Paに等しい。全体の体積 をVa[L]とすると,ヘキサンだけについての状態方程式 Phex V2=nhexRTより, 2.0×10*× V2=0.20×8.3×10°×(17+273) ※34 0.5 N。 ※の4 ヘキサン 0:8 0.2 0.8 0° V=6.0(L) 60(C) 温度 17 40 (※の ここでの体積V.は, 窒素分 子の動ける範囲であると同時 に,混合気体の動ける範囲で もある。つまり, Viが求め る体積である。 V2=24(L) 20 (1) 6.0×10 Pa (2) 2.3g (3) 1.0g (4) 7.7×10° Pa ※6イ ※6 時説(1) 水がすべて気体になったとすると, その圧力は, 気体の状態 方程式かV="RT より, 容器内に液体が存在するかど うかの判定法:すべて気体で m M あると仮定して求めた圧力を 3.6 pとすると、 p×10= -×8.3×10°×363 18 p=6.0×10* (Pa) (i) p>飽和蒸気圧のとき, 気体と液体が共存し, 真の 圧力は飽和蒸気圧である。 (i)かS飽和蒸気圧のとき, 気体のみが存在し, 真の圧 力はかである。 水はすべて気体として存在する。 下 夜 p×10= 3.6 カ=5.5×10* (Pa) -×8.3×10°×333 18 の ※64 低 の圧力は飽和水蒸気圧に等しい。 m 2.0×10×10=m x8.3×10°×333 m=1.30 (g)

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