ヘンリーの法則だと思います…。。

質問

一般に水に対する気体の溶解度は、1atm（=1.013×10＾5)のもとで水1cm3に溶解しうる気体の体積（cm3）を標準状態に換算した値で示され、２０℃において１atmの空気が水１m3に溶解する質量はいくらか。
ただし、それぞれの気体の溶解はヘンリーの法則に従い、空気は窒素（分子量２８）８０％と酸素（分子量３２）２０％の混合気体とする。

という問題がわかりません…。。誰か解答お願いします。

回答No.4

nious · ベストアンサー

#3です。

まず、1atmの空気に含まれる各気体の分圧は、
pO2=1*(20/100)=0.2atm、pN2=1*(80/100)=0.8atm
にそれぞれなると思います。

標準状態で1molの気体は22.4Lの体積を占めますよね。
また1atmのO2は水1cm^3に対して標準状態に換算して0.031cm^3溶けるので
単位を合わせて比例計算から、
0.031*10^(-3)/22.4(mol)が溶ける事になります。

ヘンリー則より、0.2atmで溶ける質量は分圧と分子量を乗じて、
(0.2*0.031*10^(-3)*32)/22.4(g)となります。

最後に、1m^3=(100cm)^3=10^6(cm^3)だから、1m^3の場合に換算するため10^6を乗じて、
10^3*(0.2*0.031*32)/22.4(g)

N2についてもこれと全く同様にして求めて、足しておしまい。

お礼

やっと理解できました。
とても分かりやすい解説ありがとうございました。
また機会があればお願いします。

回答No.3

nious

20℃、1atmの空気は、水1m^3=10^6cm^3 に対して、
10^3*(0.2*0.031*32+0.8*0.016*28)/22.4(g) 溶けると思いますよ。

補足

答えはあってそうなんですが、もう少しわかりやすく解説してもらえないでしょうか？（0.2*0.031*32+0.8*0.016*28）の部分で何を出しているのかいまいち分からなくて…。。あとなぜ10^3をかけるのかもいまいち分かりません。すいません。

回答No.2

noname#160321

この問題に与えられている条件だけでは,答えは求まりません。
気体の溶解度(gas)mL/(liquidＨ2Ｏ)mL
25℃1atm：Ｎ2：0.01470、Ｏ2：0.02850　出典は↓(以前炭酸カルシウムでひどい目にあったのであまり使いたくないが…)
標準状態の定義は25℃と0℃とあうるし、温度が上がると気体の溶解度は下がる。
それを無視して、
標準状態とは0℃だとすると、Ｎ2：0.01347、Ｏ2：0.02611mL/mL
また25℃に戻して、Ｎ2：0.01445、Ｏ2：0.02802mL/mL
このどれを質量になおしたらいいか分からないが、0℃のものだとして、Ｎ2：14.45mL/L 14.45/22400=6.45×10^-4(mol)
6.45×10^-4×28=18.1(mg/L)
分圧1/5atmなので3.61(ｍｇ)
Ｏ2：26.11mL/L 26.11÷22400=1.17×10^-3(mol)
1.17×10^-3×32=37.3(mg/L)　分圧4/5atmなので29.8(4)　(ｍｇ)
でしょうか。

回答No.1

akinee

こんにちは。まずヘンリーの法則を確認しておきたいと思います。
ヘンリーの法則は、
１、溶解した各成分気体の体積は、各気体の分圧下で量れば常に一定である。
２、一定量の溶媒に溶ける気体の物質量（質量）は、その気体の圧力、分圧に比例する。

という事です。この問題の場合、溶解する質量を問うているので２、を考えましょう。
しかし、この場合、比例関係の式は何よりも標準状態で水１リットルにどのくらいの体積を溶けるかが解っていないと、作る事ができません。なので、この問題自体情報量不足だと思われるのですが。

補足

すいません。
補足します。
…標準状態に換算した値で示され、の後に
「20℃における酸素、窒素の水への溶解度はそれぞれ0.031、0.016である」

が抜けていました。。