化学の問題です。どうしてもわからなくて困ってます。

質問

3×10マイナス二乗molの窒素と1×10マイナス二乗molの水を温度と体積可変の密閉容器にいれ、圧力を1×10五乗パスカルに保った。気体定数が8.31×10三乗（パスカル・L／（K・mol））。水の飽和蒸気圧1×10三乗パスカル（７度）とする。温度を７度にしたときの容器の体積の値（ｍｌ）を求めよ。
（答え）７０５ｍｌ

（解）容器の体積＝（3×10マイナス二乗）×（8.31×10三乗）×（２７３+７）/1×10五乗－1×10三乗

この式（２７３+７）は何から求められる数字なのかわかりません。またなぜ、圧力1×10五乗から飽和水蒸気圧の1×10三乗を引くのかわかりません。わかりやすく解説していただけたらありがたいです。化学が苦手なので、得意になれるようがんばっています。

回答No.1

potachie · ベストアンサー

ご質問部分だけ回答します。

>> この式（２７３+７）は何から求められる数字なのかわかりません。

シャルルの法則により、温度と体積は比例しますが、このときの温度は絶対温度です。漢字で書かれていますが、問題文の温度は摂氏ですよね。これを絶対温度に換算しています。

>> またなぜ、圧力1×10五乗から飽和水蒸気圧の1×10三乗を引くのかわかりません。
測定した圧力は、窒素と水（水蒸気）の合計値です。この実験では、窒素は全て気体ですが、水は液体と気体の両方が存在しています。このため、気体の水の圧力は常に飽和水蒸気圧になります。
容器の体積を計算するためには、ボイルの法則にしたがって体積と圧力と反比例する気体だけに注目する必要があります。水は常に一定ですから、ボイルの法則に従うのは、窒素の部分だけです。なので、全体の圧力から水の圧力分を引いて、窒素の圧力だけを出し、これを使って体積を求めるんです。

お礼

ご回答ありがとうございます。わからないことがわかり、すっきりしました。本当にありがとうございました。

回答No.2

nious

この問題は先ず最初に「一部の水は液体の状態で存在する」という仮定の元に考える。

すると、N2の分圧は全圧から水の飽和蒸気圧を引いた、10^5-10^3(Pa)になり、
状態方程式からN2について体積を求める。

(10^5-10^3)V=3*10^(-2)RT → V=705ml

最後に求めた体積内で分圧が蒸気圧の10^3(Pa)を示す7℃の水蒸気の物質量を求めて、
これが10^(-2)molより小さい事を確認して仮定が正しい事を示す必要がある。

気体の水(水蒸気)の物質量=10^3V/(RT)=3*10^(-4)mol＜10^(-2)

お礼

ご回答ありがとうございます。やっと解決することができました。本当にありがとうございました。