基本例題8 気体の溶解度
→問題 51.52
水素は, 0℃, 1.0×10 Pa で, 1Lの水に22mL溶ける。 次の各問いに答えよ。
(1) 0℃, 5.0×105 Pa で, 1Lの水に溶ける水素は何molか。
(20℃, 5.0×105 Paで, 1Lの水に溶ける水素の体積は,その圧力下で何mLか。
(3) 水素と酸素が1:3の物質量の比で混合された気体を1Lの水に接触させて, 0℃,
1.0 × 106 Pa に保ったとき, 水素は何mol 溶けるか。
■解答
2.2×10-2L
考え方
ヘンリーの法則を用いる。
(1)
0℃1.0×105 Paで溶ける水素の物質量は,
(1) 0℃, 1.0×105 Pa におけ
る溶解度を物質量に換算する。
溶解度は圧力に比例する。
=9.82×10-4mol
9.82×10-4molx
気体の溶解度は圧力に比例するので, 5.0×105 Paでは,
15.0×105
1.0×105
22.4L/mol
(2) 気体の状態方程式を用い
PV=WRT
る。
|別解 溶解する気体の体
積は,そのときの圧力下では,
圧力が変わっても一定である。
(3) 混合気体の場合,気体の
溶解度は各気体の分圧に比例
する。
-=4.91×10-3mol=4.9×10-mol
(2) 気体の状態方程式 PV =nRT から Vを求める。
4.91×10-3 mol×8.3×103 Pa・L/(K・mol)×273K
5.0 × 105 Pa
=2.2×10 L=22mL
別解 圧力が5倍になると, 溶ける気体の物質量も5
倍になる。 しかし,この圧力下で溶ける気体の体積は,ボイ
ルの法則から1/5になるので,結局, 同じ体積22mLになる。
(3) 水素の分圧は1.0×10 Pa×1/4 = 2.5×10 Paなので,
溶ける水素の物質量は,
9.82×10 -4 molx (2.5×105 /1.0×105) = 2.5×10-mol
