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混合気体X中のメタンと窒素の組成を調べるために,
以下の実験を行った。
(a)酸素を加える前
(b)反応前
(c)反応後
全圧
P(Pa)
全圧
3.2P(Pa)
全圧
1.6P(Pa)
メタンを完全
燃焼させた
酸素を加えた
容器の容積は0.60Lで、各全圧は27℃での値とする。
図1
まず,真空状態にした容器(容積0.60L一定)に混合気
体Xを入れて密閉し,容器の温度を27℃にした。その
ときの容器内の気体の全圧はP(Pa)であった(図1(a))。
さらに,容器の温度を27℃に保ちながら,容器内に酸
素を4.4×10°mol 加えたところ,容器内の気体の全圧
は3.2P(Pa)になった(図1(b))。
次に,容器内のメタンと酸素を反応させ,メタンを
完全燃焼させた。燃焼によって,メタンは完全に消費
された。反応後,容器の温度を27℃にしたときの容器
内の気体の全圧は1.6P(Pa)になった(図1(c))。このとき,
メタンの燃焼によって生成した水はすべて凝縮して液
体になり,その体積は容器の体積に比べて非常に小さ
く,無視できるものとする。
以上のことから, 27℃における容器内の各気体の分
圧を考えてみよう。容器内の窒素の分圧は実験を通し
(Pa)であり,反応後の容器内(図1(c))の酸素
(](Pa)である。また,酸素を加える前(図
1(a))と反応前の容器(図1(b))のメタンの分圧と,反応
後の容器内(図1(c))の二酸化炭素の分圧はいずれ
(Pa)である。さらに,混合気体X中のメタン
と窒素の物質量比は(4)であることがわかる。
て(1)
の分圧は
も(3)
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