気体

質問

私は化学の気体がとても苦手です。
この問題は進研模試で出されたものなのですがさっぱりわかりません。教えてください。
「２７度において一定容積の容器に５atmの酸素が入っている。この容器に２７度で、１atmのメタン４リットルを温度を一定に保ったまま封入した。このときメタンの分圧は２atmとなった。
容器の内容積は何リットルか？」
そもそも１atmのメタンの分圧が２atmになるとはどういうことですか？それからこの問題には5atm,4atm,2atmと圧力が書かれていますがどれを公式に当てはめれば良いのでしょうか？
なるべく細かく教えて頂けると嬉しいです。
よろしくお願いします。

回答No.2

masayanco · ベストアンサー

混合気体の問題は一見難しそうに見えますが，実は気体の圧力変化などは，他の気体にいっさい影響されないので，それぞれ別々に考えれば結構簡単に解けます。お尋ねの問題は１ａｔｍ，４リットルのメタンが，別の容器に入ったら２ａｔｍになったということです。別の容器にもともと５atmの酸素が入っていたということは，メタンの圧力には全く関係せず，無視してください。温度が一定の時ボイルの法則でＰ1×Ｖ1＝Ｐ2×Ｖ2というのは習いましたか？これに当てはめると１(atm)×４(リットル)＝２(atm)×Ｖ2(リットル)となり，Ｖ2＝２(リットル)と答が出ます。もともと４リットルだったメタンが半分の２リットルの容器に詰め込まれたので，つまり，狭いところにぎゅっと詰め込まれたので，圧力が２倍になったわけです。ちなみメタンが入ってきても酸素の圧力（分圧）は５atmで変わらず，全圧は５＋２＝７atmになります。化学の勉強頑張って下さい。

お礼

気体の圧力変化が他の気体にいっさい影響されないというのは全く知らなかったです。酸素の圧力があるから余計にわからなかったので解決して良かったです。しかし何故影響しないのでしょうか？良かったら教えてください。とても丁寧な回答をありがとうございました！！化学頑張ります！！！

回答No.4

masayanco

回答の一つ一つに丁寧なお礼の返信をされていて嬉しいです。混合気体中の一つの気体の圧力が他の気体に影響されないのは，気体分子間の距離が大きく，それぞれ勝手に飛び回っていると考えてよいからです。いくつかはぶつかるものもあるでしょうが，全体から見ると無視できる程度で，そのことによって分圧が変わるものではありません。

お礼

気体分子の距離が大きいということは理想気体に近いということですね！なるほど、とてもよくわかりました。こちらこそ丁寧な回答ありがとうございます。

回答No.3

burntsienna

化学は原子と分子の学問です。固体も液体も気体もみんな分子・原子です。と言うわけで分子・原子を元に考えてみてはいかがでしょうか。

　27度で１atmのメタン4Lは何molですか？
　これが2atmになったら体積は何Lですか？

　たったこれだけの問題です。分圧に関してはNo.1の方の説明がわかりやすいと思います。
　無理に公式に当てはめるのではなく、必要な物質量を求めるための公式を自分で選びましょう。こと気体の問題に関しては、状態方程式さえ知っていれば大体解けてしまうはずですよ。

お礼

27度で１atmのメタン4Lは何molかを状態方程式で求めて、それが2atmになったら体積は何Lになるかを状態方程式で再び求めるという事ですか？ということは圧力が変わるor体積が変わるとしてもmol数は変わらないということですよね！とてもよくわかりました！ありがとうございました！！

回答No.1

shkwta

＞１atmのメタンの分圧が２atmになるとはどういうことですか？
気体の圧力は、体積によって変わります。1 atm というのは、体積が4 L のときの圧力です。容器に詰め込んだら、体積が変わるのだから、当然、圧力も変わります。その結果、分圧が2 atm になったというわけです。

＞どれを公式に当てはめれば良いのでしょうか？
結構面白い問題（ひねくれている？）なので、いろいろ考えてみてください。
分圧の法則というのがあって、
　分圧＝他の気体がなくなって、その気体だけになったときの圧力
というものがあります。
それさえわかれば、もう一つ必要な公式は、教科書の気体のところで最初のほうに出てくる「あれ」だけです。

お礼

圧力が変われば体積も変わりますよね！
公式に当てはめようとばかり考えていたので気付きませんでした。とてもわかりやすかったです。ありがとうございました！！ところで「あれ」というのは気体の状態方程式の事でしょうか？