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化学 高校生

問2(3)についてです。 青線部がなぜそうなるのかわかりません。教えて頂きたいです🙇‍♀️

4 (配点24点) 次の文を読み、問1~問5に答えよ。ただし、[X]はXのモル濃度 [mol/L] を表し、 温度は常に一定であるとする。 必要があれば、次の値を用いよ。 水のイオン積: K.-[H+][OH-]=1.0×10-™ mol²/L2 √5=2.24, log102=0.30, log103=0.48 酢酸は水溶液中でその一部が電離して、式① で示される電離平衡の状態になる。 CH,COOH + CH3COO- +H* 酢酸の電離定数Kaは,平衡時の各成分のモル濃度を用いて式② で表され,その値 は 2.0×10mol/Lである。 [CH COO-] [H+] [CH COOH] C [mol/L] の酢酸水溶液中の酢酸の電離度をaとすると, 水溶液中のCH3COOH, CH3COO H+ のモル濃度の変化は次のように表される。 Ka=- CH3COOH CH3COO + H+ C あ 電離前 変化量 平衡時 よって, Ka は C と α を用いて式 ③ で表される。 う Ka=- ...3 1-a αが1に比べて十分に小さく, 1-α≒1と近似できるとき, 式 ③ は式④ で表すこと ができる。 Q= え い 0 + あ あ + 55 - Ka= う これより, は C と Ka を用いて式 ⑤ で表され,これを用いると [H+] を求めるこ とができる。 0 (5 (単位: mol/L) あ あ あ え にする式を記せ。 問1 空欄 問20.20mol/Lの酢酸水溶液について,次の (1)~(3) に答えよ。 (1) 酢酸の電離度はいくらか。 四捨五入により有効数字2桁で記せ。 (22) pH はいくらか。 四捨五入により小数第1位まで記せ。 (3) この水溶液100mLに塩化水素を吹き込み 水溶液のpHを1.00 とした。こ の混合水溶液の [CH3COO-] は何mol/Lか。 四捨五入により有効数字2桁で記 ただし、塩化水素を吹き込んだ後の水溶液の体積は100mLとする。 問3 酢酸水溶液の濃度が極めて小さいとき、酢酸の電離度αが大きくなり, 1-41 と近似することができないため, 式④, ⑤ が成り立たない。 2.0×10mol/Lの酢酸水溶液の [H+] は何mol/Lか。 四捨五入により有効数 字2桁で記せ。ただし, 水の電離は無視できるものとする。 2.0×10.5 HIV 2.0×10.5 CH3COOH+HCl 2.0×10 山×10-1 0.20 0.212.0 10-4

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物理 大学生・専門学校生・社会人

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B 【問5】 (第1回レポート 【問4】 の続き) 図のように, 温度 T の環境下で、 取手のつ いたピストンがある容器の下側に物質量 n の理想気体が封じ込められていて, 容器の 上側は真空になっている. 気体は容器を通して外界との熱のやりとりは自由にできる ものとし、ピストンの質量は無視できるほど小さく, 滑らかに動かせるものとする. ピ ストンの取手の上におもりをのせてあり, 気体の体積はV」 となっている. 以下の 問いに答えよ. (i) おもりAがのっている取手の上に, 追加でおもりBをのせるとピストンはさら に下降し、しばらくしたのちピストンは静止して気体の体積がV2 となった. こ の状態変化に伴うエントロピーの変化量 AS1 2 を求めよ. (ii) おもりBだけを取り除くと, しばらくしたのち気体の体積は V1に戻ってピストンは静止した. この状態変化に伴うエ ントロピーの変化量 AS2→1 を求めよ. (iii)(発展問題) (i) (ii) それぞれの過程でのエントロピー生成 7 Sgen1→2, Sgen2→1 を求め,これらの過程の可逆性を論 じよ. (iv) (発展問題) おもりAがのって熱平衡である状態1と, おもりBがのって熱平衡である状態2の間における, ヘルムホ ルツの自由エネルギーの差 AF1→2= F2 - F1 を求めよ. (v) (発展問題) 状態変化 1→2の間に, おもり AとBの位置エネルギーが気体に与えられる. これと (iv) で求めた AF1 2 との差は何を表しているのかを議論せよ. *4 ガソリンエンジンの熱力学的モデルとされるサイクルである. C→Dが可燃性混合気の圧縮, DAが燃焼, AB が膨張, B→Cが排気・吸気 に対応する. DAにおける吸熱は温度 TA の熱源から, BCにおける放熱は温度 T の熱源へ 瞬間的に行われるものとする, *5 仕事は、体積変化に伴って圧力がするものだけとする. *6 実際のガソリンエンジンでは,過程DAでのエネルギー流入は, 熱源 A からの熱流入ではなく、 ガソリン燃焼によるエネルギー流入である. Q *7 過程 A B において, 温度 T の熱源から熱Qを受けとるとき, Sgen = (SB-SA) - T

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