次の文を読み,設問に答えよ。 解答の数値は有効数字2桁で記せ。 (H=1.0, C=12,
0=16)
図に示すように,ピストンにより容積が変わるシリンダーAがコックのついた管で容
器Bとつながった装置があり, 装置全体の温度を一定に制御できる恒温槽に入っている。
シリンダーAには質量a [g]のメタン(気体) が, 容器Bには質量5a [g]の酸素(気体) が
入っている。ピストンが初期位置にあるときコックは閉じており, シリンダーAと容器
Bの容積はともにV。 [L] で等しく, 温度もともに絶対温度でT。 [K]である。 このときの
シリンダーA内の圧力を PA [Pa] とする。 気体はすべて理想気体とし, 管の容積は無視
できるとする。
シリンダー A
容器B
コック
ピストン
酸素
5a (g]
メタン
a [g]
官
al
問1 ピストンが初期位置にあるとき, 容器B内の圧力[Pa]をシリンダーA内の圧力
P。を用いて表せ。
問2 ゆっくりとピストンを押し込み, シリンダーAの容積をV/4 とした後に, コック
を開けてしばらく放置したところ,メタンと酸素は反応せず互いに速やかに混合し,
その後装置内部の温度はT。で一様となった。 このときの装置内の全圧(Pa] と, メタン
の分圧(Pa]を,PAを用いて表せ。
問3 間2の操作の後, ピストンを固定して適切な方法で装置内のメタンを完全に燃焼さ
せた。このときの化学反応式を記せ。 また, しばらく放置した後に装置内の温度が再
びT。となったとき, 生成した水はすべて水蒸気であった。 このときの装置内の全圧
全圧
1, メタンの分圧
(Pa]を PAを用いて表せ。
反応式
),全圧
問4 間3の操作の後, ピストンを固定したまま, 温度をT,=5T。/6 まで下げると装置
内の水蒸気が一部凝縮して水(液休) が生じた。 このときの装置内の全圧[Pa] を PAを
用いて表せ。ただし, 温度T, での水の蒸気圧は0.11PA とする。 また, 水蒸気の凝縮
を除いて装置内の気体は水(液体) へ溶解しないとし, 温度変化によるシリンダーAと
容器Bの容積変化, および水(液体)の体積は無視できるとする。
*配点:10点×6問
右のスペースに解答せよ。
