気体の溶解度

質問

次の問題44の、(2)の特に1つ目の問は、なぜ物質量に変換して計算する必要があるのですか？体積のまま計算してはいけないのでしょうか。

私はこのように計算しました。

17℃下で、1.0×10^5PaでCO2が0.952L溶けるから、2.0×10^5Paでは、2倍の1.904L溶ける。つまり、気体の状態のCO2は、3-1.904=1.096L。しかし、これは、1.0×10^5Paで測定した値である。つまり、2.0×10^5Paで測定すると、1.096Lの半分の0.548Lとなる。したがって、温度17℃、圧力を2.0×10^5Paにしたときの気体のCO2の占める体積は0.548Lである。

これだと解答と合いません、、、体積のまま考えてはいけないのでしょうか？？

回答No.2

上野 尚人（@uenotakato） · ベストアンサー

＞0.952 × (273 + 17) ÷ (273 + 0)=1.0112
ここは正しいです。

＞1.0112×2=2.0224
溶けた分の二酸化炭素の物質量は2倍になりますが、「2.0×10^5Paにおける」体積は 1.0112L のままです。

>3-2.0224=0.9776
もともと存在していた二酸化炭素全体は、17℃、2.0×10^5Paのもとでは
3.0 × { (273 + 17) ÷ (273 + 0) } ÷ (2.0 ÷ 1.0) = 1.5934L になっているという考察が抜けています。

よって気相に残る二酸化炭素の体積は
1.5935 - 1.0112 = 0.5824 → 0.58L …答
となるでしょう。

・答の有効数字は2桁でよいと思います。
・添付解答だと 0.57Lになりますが、この誤差は「標準状態は1molで22.4L」と「気体定数8.3×10^3」の両方を途中過程で用いていることに由来します。
気体定数を8.3×10^3とすると、標準状態で1molの理想気体の体積は
1 × (8.3×10^3) × 273 ÷ (1.013×10^5) = 0.02236… m^3 → 22.36… L
となります。
気体定数を8.31×10^3とすれば、この値は 22.39… L となります。

お礼

丁寧にありがとうございます！！！！

回答No.1

上野 尚人（@uenotakato）

問題文に与えられた0.952Lは「標準状態に換算したときの値」であり、17℃における体積ではありません。
この0.952Lを17℃のときの体積に直すのであれば
0.952 × (273 + 17) ÷ (273 + 0)
とすることになりますが、計算が煩雑になるのでおすすめしません。

補足

その値を使って同じように計算しても合わないのですが、どうしてでしょう、、

0.952 × (273 + 17) ÷ (273 + 0)=1.0112
1.0112×2=2.0224
3-2.0224=0.9776
0.9776÷2=0.4888…