Question

、

(3)で、どうして窒素の存在を無視できるのか教えていただきたいです。
気体の蒸気圧との関係性はそれぞれの分圧とのものであり、そこに窒素が存在しようがしまいが、関わってこないということでしょうか。

準 55. <混合気体と蒸気圧〉
体積を自由に変えることができる容器内
にヘキサンと窒素をそれぞれ0.20molず
つ入れ,圧力を1.0×10 Pa. 温度を60℃
に保ったところ, ヘキサンはすべて気体と
なった。 ヘキサンの蒸気圧曲線は図の通り
である。 次の問いに有効数字2桁で答えよ。 0.4
R=8.3×10°Pa・L/(mol・K)
ヘキサンの蒸気圧(×10 Pa)
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.3
(1) 混合気体の圧力を1.0×105Pa に保
ったまま, 温度を徐々に下げていったと
き,何℃でヘキサンが凝縮し始めるか。
(2) 混合気体の圧力を1.0×105Paに保っ
たまま,さらに温度を下げて 17℃にした。 このときの混合気体の体積は何Lか。
(3) 17℃のもとで,凝縮したヘキサンをすべて気体にするためには, 混合気体の体積を
何L以上に膨張させなければならないか。
for I
0.2
0.1
0
0 10 20 30 40 50 60 70
温度(℃)

55 (1) 40°C (2) 6.0L (3) 24L
解説 (1)ヘキサンと窒素はそれぞれ0.20mol ずつなので,ヘキサン
の分圧は,分圧=全圧×モル分率より,
1.0×105×
0.20
0.20 +0.20
-=5.0×10^(Pa)
ヘキサンの飽和蒸気圧が,この分圧よりも小さくなる温度では,
部が液体となる。よって, 蒸気圧曲線より, 40℃。
(2)17℃のとき, ヘキサンは気体と液体が共存するので,その分圧は
飽和蒸気圧に等しく, 蒸気圧曲線より 2.0 × 10 Pa である。
このとき, 窒素の分圧 DN2 は,
DN2=1.0×105-2.0×10=8.0×10^(Pa)
混合気体の体積を V1 [L] とすると, 窒素だけについての状態方程
式DN2V1=nN2RT より,
*4◄
8.0 × 10 × V1 = 0.20×8.3×10×(17+273)
V16.0(L)
(3) 体積を膨張させてヘキサンがすべて気体になったとき, ヘキサン
の分圧は17℃ での飽和蒸気圧 2.0×10 Pa に等しい。 全体の体積
を V2 [L] とすると, ヘキサンだけについての状態方程式
Phex V2 = nnexRT より,
2.0×10×V2=0.20×8.3× 10°× ( 17 +273) V2≒24(L)
モル分率=その物質の物質量
全物質量
気液平衡のときのヘキサンは,
体積に関係なく飽和蒸気圧を
示す。 よって, ヘキサンから
体積を求めることはできない。
ヘキサンと窒素の分圧の変化
を示すと,
(×105 Pa)
1.0
圧力
0.8
20.5
0.2
0
17
N₂
ヘキサン
40
60(°C)
温度
ここでの体積 V1 は,窒素分
子の動ける範囲であると同時
に、混合気体の動ける範囲で
もある。 つまり, V1 が求め
る体積である。

気液平衡 蒸気圧 理論化学 重問