高校化学 気体の性質について

質問

ボイルの法則、シャルルの法則、ボイルシャルルの法則、気体の状態方程式など色々な式がありますよね、、、

問題を見てこれらの式を使うときに、どの式を使って求めればいいかがイマイチ分かりません。
これらの式を使うキーワード的なものがありましたら教えてください。

I、2.0Lの容器にベンゼン0.010molと窒素0.040molを入れて密閉し、容器全体を冷却しながら圧力を測定した。17℃でのベンゼンの蒸気圧を8.0×10＾3Paとする。

(1)４７℃における混合気体の全圧は何Paか。
(2)１７℃における混合気体の全圧は何Paか。

(1)は４７℃の時のベンゼンの蒸気圧(Xなどの文字でおいて)を気体の状態方程式を使って求めて、それの４倍のｍｏｌが窒素なので、求めたそれらを足して答えを出していました。

(2)の問題なのですが、答えには窒素の分圧を状態方程式で求めて、それを問題文に書いてあるベンゼンの蒸気圧と足して全圧を求めていたのですが、
ベンゼンと比べて窒素のmolが４倍なので４倍にして、問題文に書いてあるベンゼンの蒸気圧と足して求めてはなぜいけないのでしょうか？

ご回答よろしくお願いします。

回答No.3

kittenandcat · ベストアンサー

久しぶりに化学の問題を解きますので、わかりにくかったらごめんなさい。
まず、ボイルの法則、シャルルの法則、気体の状態方程式に共通していえることは、気体を扱った計算式ということです。なので、個体や液体の場合はこの式を用いることはできません。

(2)について解説します。
まず、ある任意の温度において、その物質は気体のみで存在しているのかというところから着目していきます。
ベンゼンの沸点はネットで調べてみると８０℃ですので、１７℃という温度では、よほど少量の量で気化している場合を除いて液体で存在している可能性があるという点に注意します。

まず、１７℃において、ベンゼン0.010molがすべて気体であると仮定して気体の状態方程式によりベンゼンの圧力を求めます。その結果、1.2×10＾4Paというとがわかります。しかしながら17℃でのベンゼンは8.0×10＾3Pa分しか気体として存在することができませんので、ベンゼンの一部は液体として存在することとなります。

結果として、窒素の分圧4.8×10＾4Paとベンゼンの分圧8.0×10＾3Paを足した5.6×10＾4Paが(2)の答えになると思います。
(1)については厳密にはこれだけの条件では解答することはできません。

お礼

気体にしか使えないってことをよく理解していませんでした。
この問題は物質の沸点を理解しているかがカギだったんですね。
とても分かりやすくて助かりました。
ご回答ありがとうございます。

回答No.2

Tacosan

実際には, (1) もその方法で求めていいかっていうとあやしかったりするんだけど....

その「ベンゼンの圧力」とはなんでしょうか? 「ベンゼンの蒸気圧」のことですか? もしそうだとしたら, どうして「ベンゼンの蒸気圧を 4倍すると窒素の分圧が求まる」と思ったのですか?

お礼

ご回答ありがとうございました。

回答No.1

Tacosan

「ベンゼンと比べて窒素のmolが４倍なので４倍にして」というのは, いったい何を「４倍にして」なんでしょうか?

お礼

ご回答ありがとうございます。
分かりづらくてすいません。
４倍にしてというのはベンゼンの圧力を４倍にするという意味です。