下の問題の式と解答教えてくださいm(_ _)m 10Lの容器に、0.10molのメタンCH4と、0.

下の問題の式と解答教えてくださいm(_ _)m

10Lの容器に、0.10molのメタンCH4と、0.40molの酸素O2を入れて完全燃焼させたのち、容器内を57℃に保った。気体定数R=8.3×10^3Pa・L/(mol・K)、57℃の水の飽和蒸気圧は1.7×10^4とし、液体の体積やメタンの水への溶解は無視できるものとする。

(1)燃焼後の容器内の全圧を求めなさい。

(2)燃焼後、反応で生じた水分子のうち、凝縮して液体で残っているのは何%か。

No.1 回答者： EZWAY 回答日時： 2020/10/26 10:08

(1)反応によって生じるCO2と未反応で残るO2の物質量から、それらの圧力を計算し、それに水の飽和蒸気圧を足せば良い。

(2)水の飽和蒸気圧から、気体になっている水の物質量を計算し、それを反応によって生じる水の物質量で割れば良い。

この回答へのお礼

自分の為になるように分かりやすくしてくれてありがとうございますm(_ _)m

お礼日時：2020/10/26 10:37

No.2 ベストアンサー 回答者： yhr2 回答日時： 2020/10/26 10:30

CH4 + 2(O2) → CO2 + 2(H2O)

の反応ですから、
　CH4: 0.10mol と O2: 0.20mol が反応して
　CO2: 0.10mol と H2O: 0.20mol が生成する
ということになります。
O2 の 0.20mol は使われずに残ります。

(1) 水がすべて「液体」だと仮定すると、容器内にある気体は
　・CO2: 0.10mol
　・残ったO2: 0.20mol
の計 0.30mol ですから、気体の状態方程式
　PV = nRT
で
　V = 10[L]
　n = 0.30[mol]
　T = 330[K]
より
　P = nRT/V = 0.30[mol] * 8.3*10^3[Pa･L/(mol･K)] * 330[K] / 10[L]
　　= 8.217 * 10^4
　　≒ 8.2 * 10^4 [Pa]

一方、水が全て気体になった場合の分圧は
　Pw = 0.20[mol] * 8.3*10^3[Pa･L/(mol･K)] * 330[K] / 10[L]
　　= 5.478 * 10^4
　　≒ 5.5 * 10^4 [Pa]　　　　①

このときの水の飽和蒸気圧は 1.7*10^4 [Pa] なので、水はこの飽和蒸気圧までしか気体になれない。

従って、容器内の全圧は
　Pa = P + 1.7*10^4 = 9.9 * 10^4 [Pa]

(2) 気体の状態方程式から逆算すると、飽和蒸気圧のときの水の物質量は
　n = 1.7 * 10^4 [Pa] * 10[L] / ( 8.3*10^3[Pa･L/(mol･K)] * 330[K] )
　　= 0.06206･･･
　　≒ 0.062 [mol]
なので、液体で残っている水の物質量は
　0.20 - 0.062 ≒ 0.14 [mol]
従って、その割合は
　0.14/0.20 = 0.70 = 70%

この回答へのお礼

ご丁寧にありがとうございますm(_ _)m

お礼日時：2020/10/26 10:37