2023年08月01日

高校化学「気体の性質」密閉容器内での気体の燃焼

高校化学「気体の性質」密閉容器内での気体の燃焼

◆問題

0.50molのメタンと2.5molの酸素を5.0Lの容器に入れて密閉した。容器内でこの混合気体に点火し、メタンを完全燃焼させたのち、容器内の温度を17℃に保った。このときの容器内の全圧を求めよ。ただし、気体定数を8.3×103[Pa・L/(K・mol)]とし、燃焼により生じた水や水蒸気の体積・蒸気圧は無視できるものとする。


解答はこのページ下に掲載します。


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◆解答解説

まず、気体が1種類でも2種類でも3種類でも、とにかく気体の物質量の合計によって全圧は決まる。と考えます。
分圧の合計が全圧で、気体の種類にかかわらず、ボイルシャルルの法則や気体の状態方程式は成り立つので、何種類の気体が含まれていたとしても、全体で何モルかがわかればOKというわけです。

というわけで、まずは燃焼後の容器内には何が残っているかを考えていきましょう!

メタンの完全燃焼なので、

CH4+2O2→CO2+2H2O

このような化学反応式が成り立ちます。
この式から、メタンと酸素は1:2の割合で反応することがわかります。

つまり、0.50molのメタンを完全燃焼させるには1.0molの酸素が必要です。
酸素は2.5mol入れたので、完全燃焼した後も、酸素は1.5mol残っています。

そして、メタン1に対して二酸化炭素は1生じます。
つまり、0.50molのメタンを完全燃焼させたら、二酸化炭素は0.50mol生じます。

ということで、燃焼後の容器内には、酸素1.5mol,二酸化炭素0.50molが残っているはずです。
これらの合計は2.0molなので、気体の状態方程式にはn=2.0を代入します。

その他の文字には、V=5.0,R=8.3×103,T=290を代入して、

P×5.0=2.0×8.3×103×290
   P=16.6×103×58
    =962.8×103
    =9.628×105

有効数字を2ケタとすれば、9.6×105Pa


◆関連項目
水蒸気圧を考える問題
気体の状態方程式
気体の性質まとめ


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中学数学(用語)「交点」

中学数学(用語)「交点」

交点とは「交わる点」です。
交点の座標は、それら2つの関数の式を同時に満たすx,yの値です。

両方の式を同時に満たす値だから、

2つの関数の交点の座標は連立方程式で求めることができます。

直線同士でも、直線と曲線でも、曲線同士でも、交点なら連立方程式です。


動画でも説明してみました。


◆関連項目
y=2x−1とy=−x+3の交点y=−(3/4)x+4の増加量、x軸・y軸との交点、平行な直線
y=xとy=x+6の交点


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ラベル:数学
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本日配信のメルマガ。2022年共通テスト数学2B第2問[2]

本日配信のメルマガでは、2022年大学入試共通テスト数学2B第2問[2]を解説します。


【高校数学】読むだけでわかる!共通テスト数学の考え方
 http://www.mag2.com/m/0001641004.html


リクエスト等ございましたら、mm@a-ema.comまでお知らせください。


■ 問題

2022年共通テスト数2Bより

第2問

[2] b>0とし、g(x)=x^3−3bx+3b^2,h(x)=x^3−x^2+b^2と
おく。座標平面上の曲線y=g(x)をC1,曲線y=h(x)をC2とする。

 C1とC2は2点で交わる。これらの交点のx座標をそれぞれα,β(α<β)と
すると、α=[サ],β=[シス]である。

 α≦x≦βの範囲でC1とC2で囲まれた図形の面積をSとする。またt>βとし、
β≦x≦tの範囲でC1とC2および直線x=tで囲まれた図形の面積をTとする。
このとき

  S=∫[α〜β][セ]dx
  T=∫[β〜t][ソ]dx
  S−T=∫[α〜t][タ]dx

であるので

  S−T=([チツ]/[テ])(2t^3−[ト]bt^2+[ナニ]b^2t−[ヌ]b^3)

が得られる。

 したがって、S=Tとなるのはt=([ネ]/[ノ])bのときである。


[セ]〜[タ]の解答群(同じものを繰り返し選んでもよい。)
┌―――――――――――――――――――――――――――┐
|{0} {g(x)+h(x)}  {1} {g(x)−h(x)}     |
|{2} {h(x)−g(x)}  {3} {2g(x)+2h(x)}   |
|{4} {2g(x)−2h(x)}  {5} {2h(x)−2g(x)} |
|{6} 2g(x)  {7} 2h(x)             |
└―――――――――――――――――――――――――――┘


※分数は(分子)/(分母)、xの2乗はx^2、マーク部分の□は[ ]で表記しています。

  微分積分の解説記事→http://a-ema.seesaa.net/article/478475977.html

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■ 解説目次

 ◆1 積分は面積を表す
 ◆2 交点なら連立方程式

(以下略)

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■ 解説

 ◆1 積分は面積を表す

2022年共通テストも数学2B第2問は、微分積分の問題でした。

[2]は、主に面積に関する問題なので、座標平面上の図形の面積と積分について
簡単に説明しておきます。

まず、微分の逆が積分です。

導関数f'(x)を積分すると、もとの関数f(x)になる。という関係です。

微分するときには、「指数を1下げて、もとの指数を係数に掛ける」という方法
だったので、積分するときはこれの逆をして、

★「指数を1上げて、新しい指数の逆数を掛ける」

とします。

例えば、x^2を積分すると、(1/3)x^3となります。

また、★積分は、基本的に、積分した関数と横軸との間の面積を表します。

物理や図形の公式には、微分積分の関係になっているものがいくつもあるので、
探してみると良いですよ!


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 ◆2 交点なら連立方程式

では今回の問題です。

「b>0とし、g(x)=x^3−3bx+3b^2,h(x)=x^3−x^2+b^2」と
おいて、「y=g(x)をC1,曲線y=h(x)をC2」としています。

要するに、

C1:y=x^3−3bx+3b^2
C2:y=x^3−x^2+b^2

ですね。

最初の設問では、これらの関数の交点を求めます。
交点は同時に両方を満たす点なので、連立方程式ですね。

C1=C2だから、x^3−3bx+3b^2=x^3−x^2+b^2です。
3次式だから解くのが大変・・・と思いがちですが、移項すると・・・


(以下略)


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解説の続き・解答や公式一覧などは・・・

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日本史「明治維新と富国強兵」地租改正@

日本史「明治維新と富国強兵」地租改正@

◆問題

空欄に適語を入れてください。

新政府は財源の安定を目指して、土地制度・税制の改革を行った。1871年に田畑勝手作りを許可し、翌年には(@)を解き、従来の年貢負担者に地券を発行して土地の所有権を認めた。この地券制度をもとに、1873年7月、政府は地租改正条例を公布し、地租改正は1881年までにほぼ完了した。地租改正の要点は(1)課税の基準を(A)に変更する、(2)(B)に改め、税率を3%とする、(3)(C)を納税者とすることであった。


解答はこのページ下


用語集ならコレ!

日本史用語集 改訂版 A・B共用


◆解答

@田畑永代売買の禁止令、A地価、B物納を金納、C地券所有者

新政府は財源の安定を目指して、土地制度・税制の改革を行った。1871年に田畑勝手作りを許可し、翌年には田畑永代売買の禁止令を解き、従来の年貢負担者に地券を発行して土地の所有権を認めた。この地券制度をもとに、1873年7月、政府は地租改正条例を公布し、地租改正は1881年までにほぼ完了した。地租改正の要点は(1)課税の基準を地価に変更する、(2)物納を金納に改め、税率を3%とする、(3)地券所有者を納税者とすることであった。


前の問題→四民平等B
次の問題→地租改正A


近代・現代まとめ
近世まとめ中世まとめ原始・古代まとめ


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こんなヤツです
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