化学
高校生
解決済み
これは分圧の考えと同じでしょうか？
1.0
152ロロ (気液の判定> 容積を任意に調節でき
る真空容器に、 水,ベンゼンを1mol ずつ入れた。
蒸気圧曲線(右図)をもとに次の問いに答えよ。ただ
し,水とベンゼンは互いに溶け合わないものとする。
(1) 温度 70℃,容器内の圧力を 1.0 × 10°Pa になる
ように調節した。このとき, 水およびベンゼンは
次の(a)~(c)のいずれの状態で存在するか。
(a),すべて気体として存在する。
(b) 液体よりも気体として多く存在する。
ト (C)気体よりも液体として多く存在する。
(2) 容器内の圧力が1.0× 10°Pa のとき, 容器内の
物質がすべて気体として存在するためには, 温度を約何℃以上にすればよいか。
0.90
0.80-
和 0.70-
0.60-
0.50-
0.40
105
-ベンゼント
水
0.30-
Pa
0.20
0.10-
0-
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90100
温度(C)
102 第3編 物質の状態
飽和蒸気圧(×ぴ 2
(とな。
を圧すると気気
である。
を加圧すると
67
3-10 物質の状態変化
152~153
約 62℃である。よって, 62℃以上では, ベンゼン
はすべて気体として存在する。水の蒸気圧曲線より,
水の飽和蒸気圧が5.0×10'Paになる温度は約 82℃
である。よって, 82℃1以上では水はすべて気体とし
て存在する。したがって, 水 ベンゼンがすべて気
体として存在するには, 82℃以上にすればよい。
(1)水…(c), ベンゼン…(a)
である。
よって正問動
お品である。 九
*分子が入りるめ
強い圧力をかけ
状態変化つま
二酸化炭素 CO,の三重点は1.0× 10° Pa
よりも大きい。したがって, 1.0× 10°Paでは,
CO。の固体は液体になることなく直接気体に
変化する(昇華)。なお, 1.0× 10°Pa で CO
が昇華する温度(昇華点)は約-78℃である。
(1) I:固体 II: 液体 II: 気体
(2) 0A:蒸気圧曲線 OB: 融解曲線
OC:昇華圧曲線
解答
d (2) 82℃以上
解答
この水が調宿痛と
ができる。しか。
水に戻る(復水
153 (解説(1) 右の図のように
一端を閉じたガラス管に水銀を満た
して水銀槽に倒立させると, 水銀柱
は760mm の高さになり、 上端部は
真空となる。この真空をトリチェリ
ーの真空という。水銀槽の水銀面に
おいて,ガラス管内部の圧力と外部
の圧力はつり合っているので、このと
き,水銀柱による圧力 760mmHg
と大気圧の大きさは等しい。
(2) ガラス管の下からある液体を開
『注入すると,液体の一部が蒸発 蒸気圧
して、ガラス管の上端部を満たす。集本
そのため蒸気圧が生じ,水銀柱が大
押し下げられる。水銀槽の水銀面
において,ガラス管内部の圧力と
大気圧がつり合っているので, HM.
(液体の蒸気圧)+(水銀柱によ
る圧力)=(大気圧)
したがって,注入された液体の蒸気圧は、
760 - 670 = 90[mmHg]
図2より,20℃で蒸気圧が90mmHg となる物質
は C。
-真空
(3)P: 融点 Q: 沸点
(4)氷と水と水蒸気が共存している。
(5) (ア) c (イ) d (ウ) b
760
と復氷
mm
保
152(解説) -般に, 容器内に液体が存在するか否
か(気液の判定)は, 次のような要領で行う。 1
ある液体がすべて気体で存在するとして求めた
蒸気の圧力をP, その温度におけるその液体の飽
和蒸気圧を P,とすると,
OP>P, のとき, 容器内に液体が存在し、その
蒸気の圧力は P,と等しくなる。
2P<P,のとき, 容器内に液体は存在せず, そ
の蒸気の圧力はPと等しくなる。
(1) 容器内で,水·ベンゼンがどちらも気体であると
仮定する。容器内には水·ベンゼンが1mol ずつ入
っており,容器内の圧力は 1.0×10°Pa に調節され
ているから,水蒸気の圧力とベンゼン蒸気の圧力
は1:1で,ともに 5.0× 10'Paになる。この水蒸気
の圧力5.0× 10Pa(計算値)は, 70℃の水の飽和水蒸
気圧 3.0× 10'Paを超えており, 一部が凝縮して液
体となる。よって, 真の水蒸気の圧力は 3.0× 10'Pa
で
水銀
x08
過ぎた上方では
ので、 水は再り
Kは切断される。
ちへ通り抜けてい
コによって生活
誰け、ゆっくりと
液体の
十液体(少量)
水銀柱
の圧力
ついて
温度と圧力を採
界点)で蒸気
度·圧力を
圧力になると
いくら圧が
難となる。び
を超臨界法体
こうな低お性子
学性をあわせ
は コーヒー
『物などから
用化されてい
である。一方, 容器内の圧力は 1.0× 10°Paに保た
れているから,真のベンゼン蒸気の圧力は, 1.0×10°
- 3.0× 10' = 7.0× 10°[Pa]である。この圧力7.0×
10'Pa(計算値)は, 70℃のベンゼンの飽和蒸気圧7.0
× 10Pa とちょうど等しいのでベンゼンはすべて気
体として存在する。…(a)
容器内のベンゼン蒸気の分圧は 7.0 × 10'Pa, そ
の物質量は 1mol である。 一方、容器内の水蒸気の
分圧は3.0×10Paで,その物質量をx[mol] とすると,
(分圧の比)= (物質量の比)より,
(3) 図2より、物質Cの30℃における蒸気圧は約 150
mmHg なので,水銀柱の高さは, 760 - 150 = 610
[mm)となる。
(4) 外圧が表示されていないときの液体の沸点は, 蒸気
圧が大気圧(= 760mmHg)になるときの温度を指す。
図2より,物質Cの蒸気圧が760mmHg となる
温度は約 65℃。
参考
蒸気圧曲線
図2のような温度と(飽和)蒸気圧の関係を
表した曲線を蒸気圧曲線という。液体の蒸気
圧(密閉容器中で液体とその蒸気が共存すると
きの圧力)は温度とともに大きくなり、 外圧
(大気圧)と等しくなると、液体内部からも蒸
発が起こる。この現象を沸騰といい、 このと
きの温度を沸点という。 液体の沸騰は、 (液体
の蒸気圧)=(外圧(大気圧))のときに起こる。
3
x =-
= 0.43[mol)
7.0 × 10':3.0× 10' = 1:x
7
よって,容器内の水が水蒸気として存在する割合は
43%であり, 残りが液体として存在する。… (c)
(2) 水·ベンゼンがどちらも気体であるとして求めた
水蒸気の圧力,ベンゼン蒸気の圧力は, (1)より, と
もに5.0×10P』である。ベンゼンの蒸気圧曲線より,
ベンゼンの飽和蒸気圧が5.0×10'Pa になる温度は
田 -
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