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化学 高校生

化学の蒸気圧についての質問です この解説の最後にある「よって"状態ア"と"状態ウ"について」の部分にある物質量が変化しない理由って元々のmol比である977:36.0に変化が加わっていないからですか? 逆にどのようなときに物質量は変化するんですか? なんとなく理解ができ... 続きを読む

これ だけ で 8 ★★★ 合格決 をめ る 問題 [蒸気圧] ある反応によって生じた水素を水上置換により容器に捕集した。 この容 気体を捕集したときの温度は27℃で外気の圧力は1013hPaであった。 液 器は、容積を変えることで圧力をかきの気の圧等はく保つことができ 体を含まないように気体を容器に密閉し, 温度を27℃で一定に保ったま ま、外気の圧力を変化させて容積の変化を測定した。 外気が506.5hPaのときの容積 は、外気が4052hPaのときの容積の何倍か。 解答は小数点以下第2位を四捨五入し て示せ。ただし、気体はすべて理想気体としてふるまうものとし、 27℃における水 の蒸気圧は36.0hPa とする。 (解説) 27°C 27C Pin20 P V,T:- Hz。 + H2O 状態ア) で分ける V₁L V.L とする 。Hz 136×1 27°C 506.5hPa ●H2O VL とする ①より H2 とH2Oのmol比がわかっているので, P.Ho=506.5x- 全圧 36.0 977+36.0 結局, 次のようになっている。 =18.0hPa <36.0hPa 27℃における水の蒸気圧 モル分率 よって H2O は全て気体として存在し, その分圧は18.0hPa とわかる。 (1気圧 全圧からH2Oの分圧を引いて求める 3hPa [東京工大] 全圧506.5hPa 分圧(506.5-18.0)hPa 27℃℃ 分圧 18.0hPa 27℃℃ 27°C H2O H2 V,T: 一定 で分ける Hz。 + V₁L ◆状態ア V.L mmt H2O V.L STEP 3 水素H2のような水に溶けにくい気体を発生させたときは, 水上置換で集 める。このとき、容器内はH2とH2Oの混合気体になっている。 wwwwwwwwwwwwww wwwwww 図のように, 容器内の水面と外の水面を一致させることで, 容器内と外 気の圧力を等しく保つことができる。 27℃における水の蒸気圧つまり分圧が36.0hPa wwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwww であることを意識して, V. T: 一定で分けてみる。 (2)外気の圧力を4052hPaにした場合 H2Oが全て気体であると仮定すれば・・・ STEP4 PifH20 4052hPa 27°C 27℃℃ 状態イ H2O 27°C 27℃ 27°C STEP 3 状態Ⅱ 27°C V, T:- H2° + 容器の中で H2O ●H2O で分ける V2L V2L とする 一部水が液 VL と変わらな 化したときとする。 【い状態 。外気の圧力 |1013hPa H2 H2O V2L H2 • STEP3 状態 H2 V, T. 一定 VL で分ける する。 VL + H2Old 蒸気圧 全圧1013hPa V,T : 一定で分けたときは,圧力を足すことができるので 1013hPa=PH+PHO PHo=36.0hPaなので, PHを求めることができる。 Ph=1013-Pho=1013-36.0=977hPa また,V,T: 一定で分けたときは, 「圧力比=mol比」 なので NHƯ PHO PH Pho=977:36.0 … となる。 次に、液体を含まないように気体を容器に密閉する。 |を示すね ①より, 36.0 分圧PH2 分圧PH20=36.0hPa Pit. Ho=4052× 全圧 977+36.0_ モル分率 -=144hPa > 36.0hPa 27℃における水の蒸気圧 よって, H2O は一部液化し,その分圧は36.0hPa となる。 実際は,次のようになっていた。 全圧からH2Oの分圧を引いて求める 4052hPa (4052-36.0)hPa 36.0hPa 27°C 27°C 27°C V₂L H2O とする H2 V, T:- で分ける H2。 + 状態ウ V3L V3L H2O 。 STEP3 D 気体だけを H2O 27℃で外気の圧力を変化させて容積の変化を測定 密閉する . H2 する。 (1) 外気の圧力を506.5hPaにした場合 H2Oが全て気体であると仮定すれば・・・ STEP 4 40 よって状態アと状態ウのH2について, 物質量 (mol), 温度, 気体定数Rが変化し ていないので,PV=nRT (○は一定を表す) となりボイルの法則が成り立つ。 wwwwwwww →新しく得られた式PV=(一定) PV=(506.5-18.0) xV=(4052-36.0) xV3 よって, Vi=8.22V3≒8.2V3 解答 8.2倍 (

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問4なのですが水の量がrの増加にしたがって減少するというのがわからないです。教えて頂きたいです。 よろしくお願いいたします。

第1問 る。 シリンダー A, B はそれぞれ別々の恒温槽の中に置かれていて, A は 57℃, B は 17℃ ピストンの付いたシリンダー A, B がコック C1 を介して連結された下図のような の一定の温度にそれぞれ保たれている。 Aにはコック C2 の付いた細管a が接続されていて、 体の燃焼実験を行うことができる。 また, シリンダー A,Bの連結部やAに接続されている 気体を導入 排出することができ, B には点火装置(図には記されていない)が付いていて この装置を用いて次の操作 ①~③をこの順に続けて行った。 これに関して問1~4に答え 管の内容積は無視できる。 ただし、以下で気体はすべて理想気体としてふるまい, 空気は窒素と酸素の と酸素の体積比4 4:1の混合 ものとし、必要が 気体であるとする。答の数量(数式の中の係数も含む)は有効数字2桁で表すもの あれば次の数値を用いよ。 気体定数 R=8.3×10°L・Pa/(K・mol) 57℃における蒸気圧 「メタノール: 560mmHg 水 : 130 mmHg 760mmHg = 1.0×10 Pa ハイパー化学 ②2) コック C を開き、シリンダーAのピストンを押してA内の気体をすべてシリンダー B に移した。 C を閉じたのち, B内の混合気体を167℃ 1.0×10 Paに保った。 ③ シリンダー B内の混合気体Gに点火し、燃焼させた。 燃焼反応は、メタノール酸素の いずれか一方が消失するまで完全に進行し、 また、 この燃焼による生成物は二酸化炭素と 水だけであるとする。 燃焼後, B内の気体を167℃, 1.0×10 Pa に保った。 問1操作①でシリンダーA内に導入したメタノールがすべて気体として存在するためには, の値はどのような範囲になければならないか。 不等式で答えよ。 問2 操作 ①でシリンダーA内に導入されたメタノールの物質量を式で表せ 問3 操作③の終了後に未反応のメタノールが残っていないようにするには, rの値はどのよ うな範囲になければならないか。 不等式で答えよ。 問4の値が問1の条件を満たす(操作 ①でシリンダーA内に導入したメタノールがすべて 気体として存在する)場合について, 次の間に答えよ。 a 操作 ③で生成する水の量が最も多いのは,rの値がいくらのときか。 b 生成した水は操作 ③の終了後,どのような状態になっているか。 また、そのように考 えた理由も簡単に記せ。 恒温槽 (57℃) 恒温槽 (167℃) =1 シリンダー B シリンダー A A ⑧ コック C2 細管 [操作] ① 気体のメタノールと空気の混合気体(以下G とよぶ)があり,そのメタノールと空気の 体積比を,メタノール:空気=r: 1とする。 いま, コック C1, C2 を開き, 細管に真空 ポンプをつないでシリンダー A, B 内を十分に排気したのち, コック C を閉じた。 つい で細管aからA内に混合気体 G を, シリンダー内の気体の体積が1.0×10 Paで1.5L になるまで導入し, コック C2 を閉じた。 このとき, メタノールはすべて気体として存在 していた。 15% ho xo'pa ① h R 330 440 OR R T R T OLKES [ 15TF 1.0×100× 560x 760 P V h R T 766 x 1.0x105 130 問2. RT 52 10×10×1.5 × 8.7x 1078.330 ith CHOH+202 * = CO₂ +2H2C 160 3、 P V h 1 T L F+1 5 0 110x105 1.5 h パ 330 ② 1.0x1 R 440 ③ 1.0×10 R 440

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(4)の答えがエになりました。この理由を教えてください。

500. あし あて (4)エ HO 化学において重要な意味をもつ① 原子量の概念は、(ア)年にドルトンによって はじめて導入された。 ドルトンは、原子量の基準として水素を「1」とし、化合物 の重量組成から他の元素の原子量を定めた。 しかし、水の化学式をHOとしたため、 酸素の原子量を16ではなく、(イ)と誤った数値として捉えてしまった。 その後、ベルセリウスは酸素を原子量の基準に選び、 ②酸素の原子量を 「100」 として、酸素化合物の重量組成から多くの元素の原子量を測定した。 しかし、同位体 が発見されたことで、酸素を原子量の基準に用いることに不都合が生じたため、 20世紀からは、③'2Cを原子量の基準とし、原子量の基準が「12」となった。 (1)文章中括弧に当てはまる数字を答えよ。 (2) 文章中下線部 ①で、現在では、原子量は「同位体の相対質量とその同位体の 存在比を考慮した平均値」としている。 天然のホウ素は、 1B (相対質量10.0) B (相対質量 11.0)の2種類の同位体からなる、それぞれの存在比を80%、 20%としたとき、ホウ素の原子量を、 有効数字3桁で求めよ。 tom (3) 文章中下線部②で、酸素と1:1で化合する金属 M の酸化物 MO 中の M の 質量比は80%であった。 この実験結果から、ベルセリウスは、金属M の原子量 をいくつと考察するか、 思考の過程を示して答えよ。 また、 現在の原子量の基準 である「2C を 「12」 としたとき、この金属Mの原子量を求めよ。 4) 文章中下線部③で、 '2Cの原子量を 「100」 とした場合、 「12」 とした場合と 比較して、次の値はどのように変化するか、 大きくなるものは 「〇」、 小さく なるものは 「×」 変わらないものは 「△」 として、記号で答えよ。 ア 水素の原子量 イ 水素2g中の水素原子の物質量 ウ 'H原子1個の質量 エ標準状態における水素の密度 22.4 (5)2Cの原子量を 「12」 としたとき、次の物質の分子量又は式量を求めよ。 アCa (OH)2イ NH CI CO2 エ Fe (6)(5) の解答は分子量と式量のどちらを表しているか、 分子量の場合は、 「A」、 IZ 式量の場合 「B」 として、 記号で答えよ。 と イオン式、組成 14 40+(16+1) 2 e20% " 001 0.8 jQ (0X 100 +11x 20 0.2 2,2 100 4 180 8+2,2 (0,2 53,5 100x =80 (70+16) 1080 714 100x 80X

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なぜ発熱量なのに-0.57ではないのですか?

ある。こ ーと, こ TYP A 中和反応の反応エンタルピーは,H+ (酸)の物質量とOH (塩基)の物質量のうち,少ないほうで決まる。 a 中和エンタルピーとは酸のHと塩基 OH が反応して水 H2O1mol を生じるときの反応エンタルピーである。 強酸・強 基の中和による中和エンタルピーは、酸塩基の種類に関係なく、ほぼ一 定の値を示す。 Htag + OH-ag → H2O (液) AH=-56.5kJ ところで,加えた酸のH+の物質量と塩基のOHの物質量に過不足がある 場合、物質量の少ないほうが限定条件となり, 生成物の量が決定される。 ゆえに、HとOHの物質量をそれぞれ計算し,その少ないほうの物質量に 中和熱(中和エンタルピーの符号を変えたもの)をかけて発熱量を求める 例題 中和反応の発熱量 0.10mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液100mL に, 0.20mol/Lの塩酸 100 mLを加えて中和したときの発熱量を求めよ。ただし、強酸と強塩基の水溶液 による中和エンタルピーは,-56.5kJ/mol とする。 【解き方 強酸・強塩基の水溶液の中和エンタルピーを表す熱化学反応式は, H2O (液) AH= - 56.5kJ → H*aq + OH aq 酸の出す H+ と塩基の出す OHの物質量はそれぞれ次のようになる。 CHAP. 5 エンタルピーと熱化学反応式 TYPE 063 064 2065 066 067 068 100 H+0.20 × = = 0.020 mol 1000 AH-436 OH;0.10 × 100 = 0.010 mol 1000 これより 4 OHがすべて中和されるため,中和反応 の物質量のほうが少ない。 で生じる H2O は 0.010 mol である。 したがって, 0.010mol分の中和反応による発熱量は, 56.5kJ/mol × 0.010mol = 0.5650.57kJ JJ JL A 答 0.57kJ <類題34 強酸と強塩基の水溶液による中和エンタルピーは-56.5kJ/molである。 いま。 0.20mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液100mL と, 0.20mol/L硫酸水溶液 100mLを混合したときに発生する熱量は何kJ か。 (解答 別冊 p.11) 153

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