分子量の測定 気体なのに出て行かない？

質問

（１）の解答
実験１で測定した質量には、フラスコ内の空気の質量が含まてているので、実験５でも空気を含めた質量を測定すれば、実験前後のフラスコの質量の差が、実験４でフラスコ内を占めていた蒸気の質量に等しくなるから。
（２）の解答
加熱すると液体Ｘが蒸発する。やがて、フラスコ内を完全に満たし、余分な蒸気は空気中へ出ていく。これを冷却すると蒸気は凝縮し、容器内に再び空気が入る。Ｘの分子量をMとすると、1.01×10^5×1320/1000=(240.1-237.6)/M×8.31×10^3×(273+100)よりM=58.1

ここで、質問です。液体Xは気体になったあと、アルミ箔の針穴から出て行かないのでしょうか。上記の解答は、気体となったXは全て出ていかないと仮定して立式をしてあると思いますが、なぜ問題文に記載がないにもかかわらず、そのような仮定をしていいのでしょうか。ご教示ください。高校生向けの説明をお願いします。

引用「化学I・II重要問題集　数研出版　p28」

回答No.3

noname#204885

＃２です。
すみません、問題の一番最後に、Ｘの常温での蒸気圧は無視できると書いてましたね。
先ほどの回答の、「なお～」以下は撤回します。

お礼

補足ありがとうございました。

回答No.2

noname#204885

>液体Xは気体になったあと、アルミ箔の針穴から出て行かないのでしょうか。

出ていってます。
実験(4)の状態では、１００℃大気圧で体積1320mLの気体のＸがフラスコ内に満たされており、これが実験(5)で冷却されて、重量（240.1-237.6）ｇ分の液体Ｘになったのだ、と言う仮定で答えが求められています。

実験(2)で液体Ｘが5mLと書かれていますが、実は、この入れる量は適当でもかまいません。10mL入れようが100mL入れようが、同じ結果になります（余分なXは全部出て行ってしまうため）。

なお、高校の化学のレベルを忘れましたが、この模範回答でバツを食らう可能性が残されています。
（この回答は、常温でのXの蒸気圧を考慮していないため。通常は、沸点９０℃の物質の常温での蒸気圧を無視するのはやや無理があると思われます。）

お礼

理解できました。Xが出ていった分計算出来ないと誤解していました。ご教示のとおり、入れる量はどうでもいいことですよね。気づきませんでした。ありがとうございました。

回答No.1

aries_1

「余分な蒸気は空気中へ出ていく」と書いてある通り、気体となったXの一部は空気中に出ていっています。
この問題では、気化したXが全てフラスコ内に残っている必要はありません。
いくらXが気化して出て行ったと言っても、穴も小さいですし、全部は出て行かず一部はフラスコ内に残ります。(残らないと、フラスコの中は真空に近い状態ということです)
本問では、重さを計ってXの分子量を求めようとしています。
フラスコ内にXが少しでも残っていれば、(1)と違い、冷却後フラスコ内が空気のみで満たされることはありません。
よって、(1)で答えたように、(1)と(5)で質量に差が生じ、その差が残ったXの質量に等しいと言えます。
よって、それを気体の状態方程式に代入するとXの分子量を求めることができます。

お礼

理解できました。少しでもXが残っていれば、よかったのですね。Xがフラスコ内に全て残っていなければならないと誤解していました。ありがとうございました。