化学
高校生
解決済み
解説お願いします！
どこに着目したらいいですか？
答えは5番です！
間2 容積一定の容器に, 同じ物質量のエタノールと窒素を封入し, 27℃ から 90
℃まで徐々に温度を上昇させた。図1は, このときの, 容器内の温度と圧力
の関係を示したもので, 77℃以上の温度では直線関係になった。27℃ での容
器内の圧力をP: [Pa)(77℃オの容器内の圧力を P2 [Pa] としたとき, 27℃
でのエタノールの飽和蒸気圧[Pa] を表す式として最も適当なものを, 下の①
~6のうちから一つ選べ。
2.
Pa
P2
[Pa]
P」
0
27
77
90
温度(℃)
図 1
P
2
P2-P
2
0
2 Pa-P
300
350
6 P-
P2、 300
2
350
6(P2-P)×-
300
350
P2×
-P1
圧力 X(He) > Y(Ne)>Z(Ar)
0…
気体の圧力,
問2 混合気体,気液平衡
物質量n:
容器内の温度と圧力を示した図1のグラフが, 27°℃から 77℃
の間は曲線であるが, 77℃以上では直線になっていることがポ
イントである。
pV-ー定
T
物質量n,
体積が一定の場合, 一定量の気体の圧力は, 絶対温度に比例す
る。窒素はこの温度の範囲では常にすべて気体として存在するの
で,温度を上昇させると, 窒素の分圧は絶対温度に比例して増加
する。
pV=一定
物質量れ,
チー一定
物質量n,
030
S89
チー一定
混合気体の
全圧 混
分圧 成
同じ体
*全圧=分
27
温度(℃)
一方,エタノールはすべて気体になっている場合と,一部が液
体になり気体と液体が共存する場合がある。すべて気体の場合
は, エタノールの分圧は絶対温度に比例するが, 気体と液体が共
存する場合は, 気液平衡になり, エタノールの分圧はその温度に
おける飽和蒸気圧に等しい。次の左図の点線(…)はエタノール
の蒸気圧曲線であり, 温度が高くなると飽和蒸気圧は大きく上昇
する。また, 次の右図の実線は, エタノールの分圧の変化を表し
分圧の比
分圧=全
(モル分三
分気体の
気液平衡と
密閉容器
液体の表面
単位時間当
縮する分子
たものである。
上,蒸発も
なる。これ
の蒸気が示
という。
110
窒素の分圧 E
て
TA
M
(Pa)
気液平衡
すべて気体
(Pa)
27
27
温度(℃)
温度(℃)
気体の圧力は,窒素の分圧とエタノール(気体)の分圧の和なの
で,図1のグラフから, 27℃から 77 ℃の間は, エタノールは気
液平衡の状態であり, 77℃ですべて気体になったと判断できる。
封入した窒素とエタノールの物質量は等しい。 77C での窒素
の分圧をPN2(7) [Pa], エタノールの分圧を PE(T7) [Pa] とすると,
分圧=全圧×モル分率より,
く/aN)
※平素 教設合
PN2(7) =PE(7) =P: (Pa] ×
1+1
P2
[Pa)
2
27 ℃での窒素の分圧を PNa(27) [Pa)とすると, 室素の分圧は絶
対温度に比例するので,
to
PN2(77) [Pa]
(273+77) K
PNe(27), [Pa]
(273+27) K
300
P2
300.
PN2(27) =PN2(77) ×-
350
-X
350
[Pa)
27 ℃でのエタノールの飽和蒸気圧を PE(27) [Pa]とすると,全
圧=分圧の和より,り時
P=PNg(27) +PE(27)
P。
PE(27) =P」-PNe(27) =Pi-
300
(Pa]
350
2
なお,次の図は27 ℃から 90℃までの温度と全圧, 窒素および
エタノールの分圧を表したもので, エタノールの分圧は 27℃か
ら77℃の範囲では蒸気圧曲線にしたがって増加し, 77 ℃以上で
は窒素の分圧と等しい。
り
全圧
合
ふ
P2
圧
(Pa)
窒素の分圧
P」
の収
エタノールの分圧
27
77
90
温度(℃)
2
ー 120 -
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