これ、物理の問題で出されてるのですが、化学の範囲も含まれてますよね？

私たちの周囲にある空気を構成する分子はどれくらいの速さで運動しているのだろうか。以下の問に答えて求めよ.なお,各分子 は様々な速度で運動していると考えられるので、各分子の速度の大きさの2乗を平均したものをと表し、この平方根√vを速 さとする. (1) 1辺の長さLの立方体の箱に質量mの気体分子がN個入って平衡状態になっているとする. 分子の並進運動エネルギーの総和 Eを求めよ. (2) (1) 気体の圧力を求めよ. なお, N は十分大きく, 分子間の相互作用は無視できるとする. (3) この気体が理想気体とみなせるとき, 絶対温度 Tが問 (1) のEと比例関係にあることを示せ。 なお, 気体定数をR, アボガド ロ定数をNAとする. (4) 空気を窒素分子のみで構成される理想気体とみなして、窒素分子の速さを求めよ.なお,温度は 280K,窒素の分子量は 28, R,NAはそれぞれ次の値を使ってよいとする。R=8.3JK-1mol-1, NA=6.0×1023 mol-1.

（I）と（2）ってどちらも同じような問いがされているのにどうして答えの出し方がこんなにも違うのですか？？ （I）と（2）の問いの違いを教えていただきたいです🙇‍♀️

Check!! 一定量の液体に溶解する気体の体積 溶解している気体の物質量は,その気体の圧力に比例するが,溶解 している量を,気体を溶かしたときの圧力における体積に換算して 示すと、 圧力の変化に関係なく一定になる。 229. 気体の溶解度････････ 解答 (1) 7.0×10-2g (2) 2.4×10-2g (3) 9.8mL (4) ④ 解説 (1) 0℃, 1.0×105Paにおいて,気体1mol の体積は 22.4L (=22.4×10mL) なので, 0℃, 1.0×105Paにおいて,水1Lに溶ける 酸素の物質量は49/ (22.4×103) mol である。 酸素 O2 のモル質量は 32 g/mol なので, 水1Lに溶けている酸素の質量は,次のようになる。 mol = 7.0×10-2g 49 32g/mol× 22.4×103 (2) 窒素の分圧は、全圧×モル分率で求められ, 同温 同圧では,物質 量の比=体積の比なので,モル分率=体積分率となり,窒素の分圧= 全圧×体積分率と表される。 空気は酸素と窒素が体積比1:4で混合し た気体なので, 0℃, 1.0×105Paにおける空気中の窒素の分圧は, または 本の田 窒素の分圧=1.0×105 Pax 一方, 0℃, 1.0×105Paにおいて, 水1Lに溶ける窒素は24mLであり, その物質量は 24/ (22.4×103) mol となる。 ヘンリーの法則から、溶解す る気体の物質量は,その気体の分圧に比例するので,窒素の物質量は, X mol 24 22.4×103 4 1+4 1.0×105×(4/5) 1.0×105 ・mol× 窒素 N2 のモル質量は28g/mol なので, 4 4 -=1.0×105× ・Pa 5 ·X 24 28g/mol× -mol=2.4×10-2g 22.4×103 (3)(2) と同様にして, 酸素の分圧を求めると, 酸素の分圧=1.0×105Pax- 49 22.4×103 これを標準状態の体積に換算すると, 49 22.4×103mL/mol× 22.4×103 24 22.4×103 -=1.0×105×1 1 1+4 49/ (22.4×103) mol である。 溶解する気体の物質量は, その気体の分圧 0℃, 1.0×105Paにおいて, 水1Lに溶ける酸素の物質量は, (1) から, に比例するので、酸素の物質量は, 1.0 × 105 × (1/5) mol x 1.0×105 ・Pa 49 22.4×103 -X mol Xx mol=9.8mL (4) 気体の溶解度は, 圧力に比例して大きくなり, また, 温度が高くな ると小さくなる。 したがって, 低圧にして, 加熱するとよい。 230. 沸点上昇 Iloring 混合気体の体積に対す る各成分気体の体積の割 合を体積分率という。 第Ⅲ章 物質の状態

a、b、cの解説をお願いします。（全てでなくても構いません。）答えは問題付近に書いています。

+- 問 3 水蒸気のふるまいを調べるために, 37℃に保ったピストン付き容器の内 TOT 部を真空にした後に 0.18gの水を入れ、 容器の体積を 5.0Lにした 102 21 (状態X)。 その後、温度を一定にしてピストンを押し込み, 体積を1.0Lに (状態Y) 次の問(a)~(c) に答えよ。 SWEE ただし、 気体定数は8.3× 10° Pa・L/ (mol・K) とし, 37℃における水の CALI STAT 蒸気圧は 6.3 × 10 Pa とする。 また, 容器中の水蒸気は理想気体の状態方 程式に従うものとする。 14 (a) 状態Xおよび状態Yにおける容器内の圧力 (Pa) は, それぞれいくら か。 最も近い値を次の (1)~(8) から選び、 番号で答えよ。 ただし, 液 体が生成している場合には, その体積は無視できるものとする。 (1) 1.3× 108 (4) 6.3×108 (7) 9.6 × 103 (2) 2.6 × 10³ (5) 7.7× 103 (8) 1.1 × 104 (1) 0 (4) 8.0×10-2 (7) 1.4×10-L (b) 状態Y のとき, 気体と液体の水の質量(g) は,それぞれいくらか。 最 も近い値を次の (1)~(8) から選び, 番号で答えよ。 YA (3) 5.1×103 (6) 8.3×103 (2) 4.3×10-2 (5) 1.0 × 10-' (8) 1.8 X 10-1 (3) 6.0 x 10-² (6) 1.2×10-1

この問題の（3）なのですが、なぜブタンのモル分率をxとおくと、プロパンのモル分率は（1-x）となるのですか？

54. <混合気体の水上置換〉 27℃, 大気圧 103.60kPa で次の実験を行った。 混合気体の入ったガスボンベの質量は 198.18gであった。右図のように装置を組み立 てて、ガスボンベから気体の一部を放出した。 メスシリンダーの水面と水槽の水面を一致させ, 気体の体積を測定すると 450mLであった。 気 体放出後のガスボンベの質量は197.18gであ った。 ガスボンベ 7%、18 メスシリンダー ゴム管 水 水 水槽 下の問いに答えよ。 ただし, 気体は理想気体とし、 気体の水への溶解およびゴム管内 の気体の量は無視できるものとする。 気体定数は 8.31 × 10° Pa・L/(mol･K) とし, 27℃ における水の飽和蒸気圧は 3.60kPa とする。 (1) ガスボンベ中の混合気体の平均分子量はいくらか。 小数第1位まで答えよ。 (2) 気体の分子量を求める実験で,下線部のような操作を行う理由を簡単に述べよ。 (3) ガスボンベ中の混合気体には,ブタン (分子量58) とプロパン (分子量 44) の2種類 が含まれている。 ブタンのモル分率を有効数字2桁で求めよ。 [12 福岡大〕

(8)です。なぜこのような式ですか？

II 図2のように, 1.0Lの真空容器 X, 容積を自由に変えることのできるピストン付きの 密閉容器 Y, およびコック (i)~(ii) が連結した装置を用いて, 温度を一定に保ちながら、下 の操作 1~3を行った。 ただし, コック部の容積は無視できるものとする。 また, 操作 1~ 3によって凝縮は起こらないものとする。 容器 Y 図2 山 (iii) (8) 0 f18 dok (i) 1.0L 操作 1 コック (i) を閉じ, コック (ii) からエタンとプロパンを同温、同圧における体積比 32で混合した気体を容器 X に入れて, コック (ii) を閉じると, 容器 X内の圧力 は 30 × 10 Paになった。 容器 X 縮する が等しい しい操作2 コック (ii)から容器Yにメタンを入れて容器 Y の容積を9.0Lにし、 コック (ii) を 閉じると, 容器 Y内の圧力は10×10Pa になった。 操作3 操作1・操作2の後, コック (i) を開き, 容器 X と容器 Y の容積の合計が8.0L になるまで容器Y のピストンを押し込んだ。 問7 操作1の後における容器 X 内のエタンの分圧は何Paか｡ 有効数字2桁で答えよ。 (ii) 問8 操作3の後における容器内の圧力は何Paか。 有効数字2桁で答えよ。 (7) 3.0xx = = 1.8×168Pe X. X Roxp=

熱力学の問題です。最後の問題の言ってることは分かるのですが、圧力一定と考えるならシャルルの法則でも良くないですか？そうするとべつのこたえがてできます

容器内に閉じ込められた理想気体の膨張収縮について,以下の問に答えよ。ただ し、気体定数はRとし、単原子分子気体の定積モル比熱はCv=2R で与えられる。 理想気体の断熱膨張を気体分子の運動の観点から考察してみよう。図1のように、 理想気体が断面積Sの円筒状のピストン付き容器に封入されている。 気体が封入さ れている部分の長さは、ピストンをx軸方向に速度 uで動かすことで,変えること ができる。気体は単原子分子 N 個からなり,各気体分子は質量mの質点とみなすこ とができる。ただし、重力の影響は無視する。また,容器の壁面やピストンは断熱材 でできており、表面はなめらかである。 このとき, 以下の問に答えよ。 ピストン 断面積 S V y m V u X 長さ l 図 1 (a) ピストンが静止している状況 (u = 0) を考える。そのときに, 容器内部の気体 と壁面やピストンとの間に熱のやりとりのない状態のことを,以下では断熱状態と 呼ぶ。 このような断熱状態にあるためには, 気体分子とピストンとの衝突は弾性衝 突である必要がある。 なぜ非弾性衝突では断熱状態とみなすことができないかを説 明する以下の文の空欄(ア)~(キ)に当てはまる数式または語句を答えよ。 ただし,空欄 (ア)~(エ)に対しては数式を解答し,空欄(オ)〜(キ)に対しては選択肢の中から最も適切な 語句を選択のうえ,選択肢の番号で解答すること。 解答欄には答のみを記入せよ。 空欄(オ)に対する解答の選択肢: ① 物質量 ② 内部エネルギー 空欄(カ)(キ)に対する解答の選択肢: 3 熱量 ① 与えられた熱量 ② された仕事 ③ 与えられた物質量 質量 m,速度(by) の分子がピストンと非弾性衝突をする際のはねかえ

解答の四角で囲った部分で0.20molで割ってるのはなぜですか？

問4 次の文章を読み, 次ページの問い (ab) に答えよ。 ただし, 連結部や液体 ○○の水の体積は無視できるものとする。 また. 227℃での水の蒸気圧は 2.6 × 10° Pa とする。 図3のように,温度によって体積が変化しない耐圧容器 Ⅰ,ⅡI,ⅢIがコック 1. コック2で連結されている。容器 I,II,Ⅲの容積は,それぞれ1.0 L 4.0L, 2.0L である。 また, 容器Ⅲには着火装置がついている。 ST I 0.20m1 1.0L コック 1 II 0.20ml 4.0 L 図 3 コック 2 III 0.10m 2.0L 着火装置 これを用いて,次のような操作を行った。 操作1容器Ⅰ,ⅡI,ⅢI を 27℃に保ち, コックをすべて閉じた状態で,容器 I に酸素 0.20 mol, 容器ⅡIにヘリウム 0.20 mol, 容器ⅢIにメタン Poma 0.10mol をそれぞれ封入したのち, コック1を開けてしばらく放置した。 操作2 続いて,コック2を開けてしばらく放置したのち, 着火装置を使用し たところ、容器内の気体は完全燃焼し、すべての酸素とメタンが反応し た。その後、容器 Ⅰ. ⅡI. ⅢIを27℃に保った。

化学 ヘンリーの法則がよくわかりません この図の意味もわかりません 教えてもらえると嬉しいです

一定温度 一定量の溶媒に 溶ける気体 気体 溶媒 質量 物質量 溶媒に接する気体の圧力の もとでの体積 一定圧力のもとでの体積 P[Pa〕 R a〔g〕 n (mol) V 2P[Pa〕 V 2a〔g〕 2n (mol) 溶けた気体を取り出して考える V 3P [Pa] Lana 3a〔g〕 3n[mol] in 20 Post the 0 ひ 2v 3v 図9 ヘンリーの法則 溶けた気体を別の容器に移しかえ、もとの圧力(加えた圧力)のまま体積を比 べると、一定量の溶媒に溶ける気体の体積はみな等しいことがわかる。しかし、一定量の溶媒に溶ける 気体の体積を,圧力を一定にして比べると、溶かしたときの気体の圧力に比例することがわかる。

高校生　化学　　気体の性質（混合気体の圧力） 下の写真についてです。 問題／解説は黒字、 解答は青字、 質問は赤マーカー＆赤字 となっています。 手書きで見づらくてすみません。 赤字の部分、教えていただきたいです。 よろしくお願いします。

問題 一定温度で、 2.0 x 10° Pa 3,02 4, 3.0 × 10 Pa 4.0L & の 10Lの容器に入れた。 この混合気体のそれぞれの分圧と全圧を求める。 「解答」 0₂ Po₂ = 2₁0 × 10² Pa Vo₂ = 3.0L (N₂ Pr₂ = 3₁0 x 105 Pa V₂₂ 4.0L = 0₂ N₂ P Pa IOL 2 PPa 1a? @ LOL & 12? なぜ容器の体積なのでしょう? 合わせたら 3.0L+4.0L+10L=17L (0₂) (N₂) () ではないのでしょうか? P₁V₁ = P₂V₂ ボイルの法則より 02₁0 x 105 x 3.0 = P₁₁ x :. P'o₂ = 6.0× 10" Pa メ 3,0 x 10²¹ × 4₁0 = P²N₂ + 10 :- Pars = 12 × 104 Pa したがって P= Pó₂ + Pár = 18 ×/04 = 1₁.8×108 P₁ ③ ボイルの法則は、 PEVAC+² PとVが反比例であって、 (0%) res この国 の数も増えている no. ように感じるのですが、 イコールで結んでも良いのでしょうか?

気体分子の問題です (1)の日問題で下に回答が載っているのですが、M0×10のマイナス3条＝m×NAの10のマイナス3条はなんの操作でかけているのですか？理由がわかりません。教えてもらいたいです！！

基本例題 45 気体分子の運動 ►►238,239 質量mの気体分子N個が体積Vの容器内にあって,気体の圧力がかであるとき, 気体分子の速さの2乗の平均を2 とすると, p=- Nmv² 3V (1) 気体分子の質量m(kg 単位) を,分子量 Mo, アボガドロ定数NA で表せ。 SPLIT (2) 状態方程式を用いて,二乗平均速度√v Mo 温度 T, 気体定数R で表せ。 (3) 分子量2の水素と分子量 32の酸素の混合気体がある。 その温度が一様であると すると, 水素分子の二乗平均速度は酸素分子の二乗平均速度の何倍であるか。 指針(1)分子量 M 。 は, 1mol 当たりの分子の質量 (g単位) を表す。 解答 (1) 1mol (NA個)の気体分子の質量は Mox10-3=mN』 (単位はkg) Mox 10-3 よってm= NA (2) 気体の物質量をn [mol] とする。 状態方程式 「DV=nRT」 を用いて 問題文の式を変形すると Nmv² DV= =nRT 3 よってv= 3nRT Nm が成りたつ。 (1) の式と, N = nNA の関係式を代入して 3nRT 3RT nNA Mox 10-3 よって、J= 2²= = NA Mox 10- -3 3RT Mox 10-3 (3) Tが一定のとき, v2 は 1 「Mo 水素は酸素に対してMが あるからは 1 /1/16 に比例する 2 1 32 16 - =4倍 倍で