Question

しんころ

bで、容器内に存在している水の物質量の求め方を教えていただきたいです。

図2に水の蒸気圧曲線を示す。容積可変の密閉容器に, 物質量比1:1の
窒素と水蒸気を封入し,100 ℃, 6.0×10* Paにした。 これに関する下の問
問3
い(a.b)に答えよ。
1.0
0.8
0.6
(×10° Pa)
0.4
0.2
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
温度(℃)
者の図2水の蒸気圧曲線
a 圧力を一定に保ち, 容器内の温度を 20℃ まで下げていくと, 窒素の分
圧はどのように変化するか。 温度と窒素の分圧の関係を表すグラフとして
最も適当なものを, 次ページの1①~⑥のうちから一つ選べ。 なお, 窒素は
水に溶けないものとし, グラフ中の点線は水の蒸気圧曲線を, 実線は窒素
の分圧の変化を示しているものとする。
4
100℃
M①
体003y0f la
0Y1097a
蒸気圧 の

0
1.2
1.2
1.0
1.0
0.8
圧
カ
0.8
0.6
(×10° Pa)
0.4
男
圧
力
0.6
(×10° Pa)
0.4
0.2
0.2
0
0
0
0
20 40 60 80 100
20 40 60 80 100
温度(℃)
温度(℃)
1.2
1.2
1.0
1.0
0.8
圧
0.8
圧
0.6
(×10° Pa)
0.6
0.4
(×10° Pa)
0.4
0.2
0.2
0
0
0
0
20 40 60 80 100
20 40 60 80 100
温度(℃)
温度(℃)
1.2
1.2
1.0
1.0
HoDと計で
0.8
圧
カ
0.8
圧
0.6
(×10° Pa)
0.4
カ
0.6
(×10° Pa)
0.4
0.2
0.2
20 40 60 80 100
0
0
20 40 60 80 100
温度(℃)
温度(℃)
H60(は
D
練断 6.lk(0^Pa (田2本リ)
b 圧力を一定に保ち, 容器内の温度を 45℃まで下げたとき, 容器内に液
体として存在している水の物質量は, 気体として存在している水(水蒸気)
の物質量の何倍か。 最も適当な数値を, 次の①~6のうちから一つ選べ。
倍
2:6.0K10-0.1x10"-05K0PA3]
5
0 0.20
2 0.25
37 0.33
の 3.0
6 4.0
5.0
6 d
6 。

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

🍇こつぶ🐡

あっているか分かりませんが、一応解いてみます。

まず、100℃で、全圧6×10^4PaのN2:H2O=1:1より、
P(N2)=3×10^4〔Pa〕。

グラフに、100℃から70℃くらいの直線を引いてますから、ここまでは理解されているかなと。この後、N2って、液体窒素みたいになるのはマイナス温度であり、水を蒸気圧曲線は関係ないかなと。したがって、N2は気体のままかなと。
それで、圧力一定で温度変化させるのはシャルルの法則より、低温になるほど体積は下がりますよね。体積が下がると、圧力は上がりますよね。圧力はN2とH2Oで6×10^4であり、低温20℃から70℃になるとだんだん水蒸気圧が上がるから、窒素の分圧がその分、下がる。
だから、最初グラフ6×ぐらいのメモリから、水蒸気圧増えるからN2分圧下がるので、そういうグラフを選ぶと⑤となりますか？

しんころ

いつも回答して下さり、助かっています🙇‍♀️
答えは⑤です。水の蒸気圧曲線と同じ感じで考えてしまっていたのですが、理解できました。
グラフの下の問題で、気体の水の物質量は蒸気圧曲線を読めばいいのは分かったのですが、液体の分は、全て気体と仮定したmolから、飽和状態の時のmolを引けば求まりますか？

🍇こつぶ🐡

室温くらいだと気液平衡であり、水が入っていたら、水の圧力は水蒸気圧を超えないから、その温度での水蒸気圧が水の圧力。グラフは温度と圧力の関係だから。

液体の水のmolの計算ですか……
次のb問題に関係するみたいですが、
＞液体の分は、全て気体と仮定したmolから、飽和状態の時のmolを引けば求まりますね🙇

しんころ

何度もすみません。
PaとVは比例するのでmolをPaに置き換えて考えたのですが、気体と仮定したら0.26×10^5Paとなり、液体分は引き算をして0.16×10^5となって、答えは16倍になると考えました。写真の計算でどこが違っているのか教えていただけると有り難いです。

🍇こつぶ🐡

モルを求めるから、ボイルシャルルでなく、
45℃での水蒸気の状態方程式を使うのでは？

🍇こつぶ🐡

これ以上は、b問題を上のグラフからもう一度、別スレにして、他の方にも協力してもらうと良いですね。
すいません。今、取り込み中だから🙇