②での答えが2対1です 答えには20℃の水1リットルに溶ける窒素と酸素の標準状態における体積比が 物

②での答えが2対1です
答えには20℃の水1リットルに溶ける窒素と酸素の標準状態における体積比が
物質量比に等しいとあるのですがどういうことか
わかりません。ヘンリーの法則もよくわかりません。
解説お願いします

質問者からの補足コメント

• 標準状態で体積比とmol比が一致するのはわかったのですが、体積比の4対1が標準状態と書いていないので疑問に思ってます

    補足日時：2024/08/06 16:05

• すみません　
  よくよく考えたらめちゃくちゃ簡単でした！
  最後まで丁寧な対応ありがとうございました！

    補足日時：2024/08/07 15:49

No.4 回答者： yhr2 回答日時： 2024/08/06 19:54

No.3 です。

「お礼」に書かれたことについて。

＞T, P の変化が共通なら、どの気体でも V の変化のしかたは同じです
とありますが、TとPの変化が共通とはどういうことでしょうか

書き方が上手くなくて済みません。

当たり前のことを書いていて、お示しの例題でいえば、単独の「窒素」「酸素」、そして「窒素と酸素の混合気体」が、同じ温度、圧力の条件であれば、というようなことです。

「窒素」は１気圧だが「酸素」は２気圧、というようなことではなく、「窒素」「酸素」とも 25℃、２気圧にする、というようなことです。

この回答へのお礼

完璧にわかりました！
丁寧な対応をしていただき、ありがとうございました！

お礼日時：2024/08/06 20:34

No.3 回答者： yhr2 回答日時： 2024/08/06 16:28

No.2 です。

「補足」および「お礼」に書かれてことについて。

＞標準状態で体積比とmol比が一致するのはわかったのですが、体積比の4対1が標準状態と書いていないので疑問に思ってます

標準状態で「4:1」なら、他の温度・圧力しても「4:1」です。
その説明を、もう一つの質問の回答に書いておきました。

ちなみに、問題に示された「20℃、1.0 × 10^5 Pa」は高校化学でいう「標準状態」ではありませんよね。
高校化学では、おそらく
　0 ℃、1.013 × 10^5 Pa
が「標準状態」ですよね？

「標準状態」であっても「20℃、1.0 × 10^5 Pa」であっても、体積比も mol 比も、その相互の関係も、共通でみな同じです。

この回答へのお礼

本当に何度も何度もすいません
もう一つの質問の解答を拝見しました。

T, P の変化が共通なら、どの気体でも V の変化のしかたは同じです
とありますが、TとPの変化が共通とはどういうことでしょうか

お礼日時：2024/08/06 17:37

No.2 回答者： yhr2 回答日時： 2024/08/06 15:20

「物質量」とは、単なる「物質の量」という意味なので、重さでいっても体積でいってもよいですが、「化学」で「物質量」というとなぜかしら「mol で表わした分子・原子の数」をいうのが普通です。

（以下では紛らわしいので「mol 数」といいます）

原子であれ分子であれ、それを「アボガドロ定数」（= 6.02 × 10^23）の個数だけ集めると、それが「1 mol」の物質量になります。

そして、原子や分子を「アボガドロ定数」（= 6.02 × 10^23）の個数だけ集めると、その質量が「原子量」「分子量」「式量」に「グラム」を付けた数値になるのです。（というか、そうなるように決めた数値が「アボガドロ定数」（= 6.02 × 10^23）です。原子や分子１個は極めて軽いが、このぐらいの個数を集めると「グラム」のオーダーになる）
それが「mol」の意味です。
「同じ mol なら原子・分子の個数が同じ」ということです。

そして、それは単に「個数」の話なので、「原子」の個数であっても、「分子」の個数であっても、何でもよいのです。
「O2」という分子の個数が「アボガドロ定数」個なら「O2 分子が 1 mol」だし、それを「O 原子」で数えれば「アボガドロ定数」個の２倍で「O 原子が 2 mol」ということになります。

化学反応は分子・原子どうしで起こり、「化学反応式」は「原子・分子が何個ずつで反応するか」を表すのですが、それは「目には見えない」し「測定もできない」ので、全体を「アボガドロ定数倍」して「原子・分子が何 mol ずつで反応するか」を表すと考えるのです。
そうすれば「グラム」で測定できる程度の「目に見える量」になるからです。
ということで、物質の量を「mol」で表すと便利なのです。

つまり、例を挙げれば
・炭素（原子量12） を「アボガドロ定数」（= 6.02 × 10^23）の個数だけ集めると（つまり 1 mol の物質量）、その質量は 12グラム。ということは、炭素12 のモル質量（1 mol あたりの重さ）は 12 g/mol。

・酸素（原子量16）を「アボガドロ定数」（= 6.02 × 10^23）の個数だけ集めると（つまり 1 mol の物質量）、その質量は 16グラム。ということは、酸素16 のモル質量は 16 g/mol。
　気体の酸素は酸素原子が2個結合した「分子：O2」の形なので、分子量は 32。従って酸素分子を「アボガドロ定数」（= 6.02 × 10^23）の個数だけ集めると（つまり 1 mol の物質量）、その質量は 32グラム。ということは、酸素ガスO2 のモル質量（1 mol あたりの重さ）は 32 g/mol。

・CO2 （分子量44） を「アボガドロ定数」（= 6.02 × 10^23）の個数だけ集めると（つまり 1 mol の物質量）、その質量は 44グラム。ということは、CO2 （分子量44）のモル質量（1 mol あたりの重さ）は 44 g/mol。


さらに、「気体」の場合には、物質が何であっても（酸素でも、二酸化炭素でも、空気でも）、1 mol の量だと標準状態（１気圧、0 ℃）での体積が 22.4 リットルになります。（これは、本当は「理想気体」での話なのですが、現実の気体も常温常圧ではほぼ理想気体とみなせる）
つまり「同じ体積なら同じ mol 数」であり、「体積の比」が「mol 数の比」に等しいのです。
（あくまで「気体」だけの話ですから注意してください）

ここまでは簡単に理解できると思いますが、問題は「ヘンリーの法則」ですね。
「ヘンリーの法則」は
「温度と溶媒の量（この場合には水）が一定であるとき、溶媒（水）に溶ける気体の物質量（mol 数）は圧力に比例する」
というものです。
同じ気体であれば、圧力をかければたくさん溶ける、圧力が２倍なら２倍溶ける、圧力が 1/2 なら 1/2 しか溶けない、ということ。
コーラのペットボトルにはコーラを高圧で封入しているので炭酸がたくさん溶けていますが、キャップを開けると圧力が大気圧に下がって、溶けていた炭酸が気体（気泡）になってあふれ出ますね。
そういうことを「法則」にしたもの。

圧力が「1.0 × 10^5 Pa」（ほぼ１気圧ですね）だと、表にあるように、1 L に水に
・窒素なら 0.016 L 溶ける
・酸素なら 0.032 L 溶ける
ということです。

次の問題は、「窒素と酸素の体積比が 4 : 1 の混合気体」であることです。
この混合気体の圧力が「1.0 × 10^5 Pa」ということは、各々の気体の「分圧」（その気体だけを取り出したときの部分的な圧力）が
・窒素：4/5 × 10^5 Pa
・酸素：1/5 × 10^5 Pa
ということです。足し合わせると「1.0 × 10^5 Pa」になります。

ということは、「ヘンリーの法則」から溶ける量（体積）は圧力に比例するので、1 L に水に
・窒素は、0.016 L × (4/5) = 0.0128 L 溶ける
・酸素は、0.032 L × (1/5) = 0.0064 L 溶ける
ということです。

つまり、②の「溶ける体積の比」は
　窒素 : 酸素 = 0.0128 (L) : 0.0064 (L) = 2 : 1
になります。


①の「質量比」は、この「体積比」がら「mol 比（物質量比）= 分子の個数比」を出して、それに「分子量」を使って「質量比」を出す、という手順なので、小問①が先に来ているのはおかしいですね。

「窒素：酸素」の体積比が「2 : 1」なので、「mol 比」も「2 : 1」です。
一方、
・N=14 なので、窒素ガス N2 (分子量 28）の 1 mol は 28 g
・O=16 なので、酸素ガス O2 (分子量 32）の 1 mol は 32 g
従って、「mol 比 = 2 : 1」の「窒素：酸素」の質量比は
　28(g) × 2 : 32(g) × 1 = 56 : 32 = 19 : 8
です。

この回答へのお礼

体積比の4対1とは標準状態で4対1ということでしょうか

お礼日時：2024/08/06 16:03

No.1 回答者： ssawatake 回答日時： 2024/08/06 14:15

物質量は重量の事じゃ無いですよ。

モルの事です。
窒素N₂は1モル：14g
酸素O₂は1モル：16g

同一モルの気体は標準状態では全て同じ体積。

この回答へのお礼

はい！

お礼日時：2024/08/06 20:34