高校化学「気体の性質」シリンダー内に水を入れたとき�@

高校化学「気体の性質」シリンダー内に水を入れたとき�@

◆問題

シリンダーの中に水を９．０×１０^-2ｇ入れ、ピストンを固定して体積を８．３Ｌ，温度を２７℃に保った。液体の体積は無視できるものとして次の問いに答えよ。ただし、２７℃における水の蒸気圧を３．６×１０³Ｐａ、気体定数を８．３×１０³Ｐａ・Ｌ／(Ｋ・ｍｏｌ)とする。

(1) シリンダー内の圧力は何Ｐａか？


解答はこのページ下に掲載します。


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◆解答解説

シリンダーの中に水を９．０×１０^-2ｇ入れ、ピストンを固定して体積を８．３Ｌ，温度を２７℃に保った。液体の体積は無視できるものとして次の問いに答えよ。ただし、２７℃における水の蒸気圧を３．６×１０³Ｐａとする。

シリンダーの中には水しか入れていないので、シリンダー内の気体は、この水が蒸発した水蒸気のみである。と考えます。

水の分子量は１８だから、９．０×１０^-2ｇ＝５．０×１０^-3ｍｏｌ

です。
この情報に基づいて圧力を計算して、それが水の蒸気圧より小さければ水は全て蒸発して気体になり、水の蒸気圧よりも大きければ一部が蒸発して残りは液体のままであることがわかります。

というわけで、まずはこのまま気体の状態方程式に代入してみましょう！

Ｐ×８．３＝５．０×１０^-3×８．３×１０³×３００
　　　　Ｐ＝１５００＝１．５×１０³Ｐａ

これは水の蒸気圧３．６×１０³より小さいので、今回シリンダー内に入れた水は全て蒸発したと推定できます。


次の問題→ピストンを押し込んだ場合


◆関連項目
気体の状態方程式
気体の性質まとめ


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