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Physics Senior High

⑵ボイルシャルルを使ってやったのですが答えが合いません この方法はダメなのでしょうか?

解答 (1) 1.6×10FP3 (2) 96℃ 指針 コックを開いて平衡状態に達したとき, A, Bの気体の圧力, 温度は等しくなる。 また, 周囲と熱のやりとりがないので, コックを開 く前後で, 気体の内部エネルギーの和は一定に保たれる。 気体は外に逃 げないので, 物質量の和も一定に保たれる。 解説 (1) コックを開く前のA, Bの気体の内部エネルギーをUょ, ○このような気体の混合 では、外部と熱のやりと りがなければ,内部エネ ルギーの和は保存される。 ○単原子分子からなる気 体の内部エネルギーび は、気体の状態方程式 しとする。アルゴンは単原子分子であり, U= nRT= DVの関 E 22 係を用いてU。UBを求めると, 1L=10°m° なので, カV=nRT を用いて。 U=ニ×(1.0×10) × (2.0×10-3)=3.0×10°J マA--』 なる。 Uゅ=;x(2.0×10) × (3.0×10-)39.0×10°J 22 コックを開いた後の圧力をが[Pa] とする。 このときのA, Bの内部 エネルギーの和をひとして, 11 U-DVの式を用い E U=;×が×(2.0+3.0)×10~3=7.5×10~3×が 2. 内部エネルギーの和は変化しないので, UA+Ug=Uから, 3.0×10+9.0×10-7.5×10-3×が (2) コックを開く前のA, Bの気体の物質量を nA, ng とする。 気体定 数をRとして, 気体の状態方程式かV=nRT を立てると, A:(1.0×10)× (2.0×10-3)=Dn,R(27+273) B:(2.0×10)× (3.0×10-)3D2%R(127+273) ている。気体全体の体積 は、A, Bの体積の和で あり,(2.0+3.0) ×10-3 m°となる。 が=1.6×10°Pa A:1.0×10°Pa, n、[mol]. 27℃ B:2.0×10°Pa, Ma[mol], 127℃ 変化前 2.0 これから, na3,0R' 3.0 * ng= となる。コックを開 2.0R A(2.0L 3.0L B いた後のA, Bの気体の温度を T[K] として, A, Bの 気体全体について状態方程式かV=nRTを立てると 変化後 1.6×10°Pa, n,+ma [mol), T(K (図), (1.6×10)×(2.0+3.0)×10-3%3 (natng) RT 8.0×10° a("u+Yu) 2.0 O平衡状態に達したとき A, Bの気体は同じ状態 にあるので、両者をまと めた気体の状態方程式る 立てることができる。 8.0×10° =369.2K =L 3.0 2.0R)R 369.2-273=96.2℃ 3.0R 求める温度(℃)は, 2.96 10

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Chemistry Senior High

(2)なんですけどヘンリーの法則より 温度一定、その圧力下で体積はその気体の圧力によらず一定の値になる から問題見た瞬間に問題文より22mLって答えていいのですか?

基本例題26) 気体の溶解度 問題228-229 水素は,0℃, 1.0×10 Pa で,1L の水に22mL 溶ける。次の各問いに答えよ。 (1) 0℃, 5.0×10 Pa で,1Lの水に溶ける水素は何 mol か。 (2) 0℃, 5.0×10 Pa で, 1Lの水に溶ける水素の体積は,その圧力下で何 mL か。 (3) 水素と酸素が1:3の物質量の比で混合された気体を1Lの水に接触させて, 0℃, 1.0×10° Pa に保ったとき,水素は何 mol 溶けるか。 0SS 1〇slA 考え方 解答 Ho ヘンリーの法則を用いる。 (1) 標準状態における溶 解度を物質量に換算する。 溶解度は圧力に比例する。 (2) 気体の状態方程式を (1) 0℃, 1.0×105Paで溶ける水素の物質量は, 2.2×10-2L 22.4L/mol -=9.82×10-4mol 曲細容TC に曲 「SS 気体の溶解度は圧力に比例するので, 5.0×10Paでは, 5.0×10 1.0×105 (2) 気体の状態方程式 PV=nRT からVを求める。 4.91×10-3mol×8.3×10°Pa·L/(K·mol)×273K 章 =4.91×10-3mol=4.9×10-3mol 9.82×10-4mol×- 用いる。 別解)溶解する気体の体 積は,そのときの圧力下 では,圧力が変わっても 一定である。 (3) 混合気体の場合,気 体の溶解度は各気体の分 V= 5.0×10Pa =2.2×10-2L=22mL 別解圧力が5倍になると,溶ける気体の物質量も5倍にな る。しかし、この圧力下で溶ける気体の体積は、ボイルの法 則から1/5になるので, 結局,同じ体積 22mL になる。 (3) 水素の分圧は1.0×10°Pa×1/4=2.5×10° Paなので,溶 ける水素の物質量は、 9.82×10-4mol× (2.5×10/1.0×10°)=2.5×10-3mol 圧に比例する。 ①本戻 8SS 其本例頭の |物質の状態

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