準 76. 〈密閉容器内の気体の溶解〉
10℃で 8.1×10molの二酸化炭素を含む水500mLを容器に
入れると, 容器の上部に体積 50mLの空間 (以下, ヘッドスペー
スという)が残った (右図)。 この部分をただちに10℃の窒素で
大気圧 (1.0×10 Pa) にして, 密封した。 この容器を35℃に放置
して平衡に達した状態を考える。
このとき,ヘッドスペース中の窒素の分圧は アPaになる。
なお, 窒素は水に溶解せず, 水の体積および容器の容積は10℃
のときと同じとする。
ヘッドスペース
50mL
二酸化炭素
を含む水
500mL
8.1×10-2mol
二酸化炭素の水への溶解にはヘンリーの法則が成立し, 35℃における二酸化炭素の
水への溶解度 (圧力が1.0×10 Paで水1Lに溶ける, 0℃, 1.0×105 Pa に換算した気体
の体積) は 0.59Lである。 ヘッドスペース中の二酸化炭素の分圧を 〔Pa] として, ヘ
ッドスペースと水中のそれぞれに存在する二酸化炭素の物質量 n [mol] とn2 〔mol] は,
を用いて表すと
n =
xp
n2=ウ xp
ルー
である。これらのことから, ヘッドスペース中の二酸化炭素の分圧力はエ Paであ
る。 したがって, 35℃における水の蒸気圧を無視すると, ヘッドスペース中の全圧は
Paである。
HOM
問い ア~オ に適切な数値を有効数字2桁で記せ。 R=8.3×10°Pa・L/(K・mol)
〔15 京都大 ]