化学の問題です。 解き方がわからなくて困っています。 答えは④です。 (問) 容積を任意に調節できる

化学の問題です。
解き方がわからなくて困っています。
答えは④です。

(問)
容積を任意に調節できる密閉容器に、窒素0.40molとエタノール0.1molをいれて、温度を60℃に保ったまま、容積を減少させていった。液体が生じはじめるときの容器内の圧力(Pa)はいくらか。

できるだけわかりやすく解説していただけるとありがたいです。よろしくお願いします。

No.1 ベストアンサー 回答者： yhr2 回答日時： 2018/02/08 10:34

何が分からなくての質問でしょうか。

エタノールが、温度一定で圧力が下がって「飽和蒸気圧」（これはグラフから）以下になると、全量が気体では存在できなくなって液体が生じ始める、というプロセスを追えばよいということは分かりますか？

「理想気体は、標準状態（0℃、１気圧）において１mol は 22.4 リットルの体積である」ということをご存知ですよね？　「アボガドロの法則」というのかな？
理想気体でなくとも、気体であればほぼそれに近い状態すから、「窒素」も「気体のエタノール」も同じです。
ということは、窒素 0.40 mol とエタノール 0.10 mol の混合気体では、体積のうち 80% を窒素が、20% をエタノールが占めているということです。つまり、ある体積を切り出したら、その圧力のうち窒素が 80% を、20% をエタノールが占めているということです。これがその気体の「分圧」です。

グラフで示された「エタノールの蒸気圧」は、いわゆる「飽和蒸気圧」で、その温度で「気体」で存在できるエタノールの最大圧力（最大分圧）を示しています。その分圧以下では、気体は「飽和」状態（それ以上気体になれない）で、余剰分は液体になるということです。
グラフを読み取れば、60℃ のときの気体エタノールの飽和蒸気分圧は「0.46 × 10^5 Pa」と読めます（「Pa」の軸ラベルに書かれているべき乗が不鮮明で読めませんが 10^5 でよいですね？）。
上の気体の比率から、気体エタノールの分圧は全体の気体の圧力の 1/5 （20%）ですから、全体の気体の圧力が「0.46 × 10^5 Pa」の５倍以下に下がると、エタノールが飽和状態になって液体を生じ始めるということです。

なので、エタノールが液体となり始める圧力は
　0.46 × 10^5 × 5 = 2.3 × 10^5 (Pa)
選択肢では④でしょうか。（これも選択肢の「べき乗」の部分がよく見えませんが）

この回答へのお礼

文字が見にくくてすみません。
細かく説明してくださりありがとうございました。
とてもわかりやすかったです
助かりました！

お礼日時：2018/02/09 02:09

No.2 回答者： Zincer 回答日時： 2018/02/08 16:22

No.1さんの考え方でほぼ正解です。

液体が生じる圧力の計算方法などは問題ありません。
しかし、気体が液体になるのは「蒸気圧より大きい圧力がかかった時です」
液体が生じて気液平衡の状態になっている時、温度が一定であればその物質の気体の圧力は一定値（＝蒸気圧）になります。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
助かりました。

お礼日時：2018/02/09 02:13