基本例題26 気体の溶解度
問題 228・229
水素は, 0℃, 1.0×105 Pa で, 1Lの水に 22mL 溶ける。次の各問いに答えよ。
(1) 0℃, 5.0×105Pa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。
考え方
ヘンリーの法則を用いる。
(1) 標準状態における溶
解度を物質量に換算する。
溶解度は圧力に比例する。
(2) 気体の状態方程式を
用いる。
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。
11. 溶液の性質 129
2.2×10-2L
22.4L/mol
Cass
解答
(1) 0℃,1.0×105Paで溶ける水素の物質量は,
-=9.82×10-4mol
気体の溶解度は圧力に比例するので, 5.0×10Pa では,
5.0×105
9.82×10-4mol×
1.0×105
(2) 気体の状態方程式 PV = nRT からVを求める。
4.91×10-3 mol×8.3×103Pa・L/(K・mol)×273K
V=
5.0×105 Pa
=4.91×10mol=4.9×10-mol
=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
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 × 105 Paなので,
ける水素の物質量は,
9.82×10-4mol × (2.5×105/1.0×105) = 2.5×10-3 mol
