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分析化学の問題集を解いていて、分からないところがあったので教えてください。
「大気中のCO2濃度が350ppmであるとき、降水のpH値はいくらと計算されるか。
 但し,CO2のヘンリー定数を3.36×10^(-7) (mol/d?)/Pa[0.034(mol/d?)/atm],
炭酸の解離定数を, K1=[HCO3-][H+]/[CO2]=4.47×10^(-7), 
 K2=[H+][CO32-]/[HCO3-]=4.68×10^(-11)とする。ない。清浄大気とは,窒素,
 酸素,二酸化炭素,水蒸気以外の気体や粉塵などを含まない空気を意味する。」

という問いに対し、

「ヘンリーの法則より、
 m=kp(m=溶けた気体成分の重量モル濃度、p=圧力、k=ヘンリー定数)
 CO2の分圧は、
 m=kp
  =0.034×3.5×10^(-4)
  =1.19×10^(-5)・・・・後略」

となっているのですが、この問題によると、ヘンリー定数は0.034ということになるのでしょうか?
3.36×10^(-7) (mol/d?)/Pa[0.034(mol/d?)/atm]の表記の意味が分かりません。
例えば、0.7mol/ℓを言い換えると、1リットルに0.7molの溶質が溶けている溶液という風に言い換えられます。
このヘンリー定数の表示は、同じように言い換えるとどのようになるのでしょうか?

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A 回答 (3件)

高校の教科書は持っておられるのですね。


それにはどういう表現が載っていますか。出版社によって3通りほどあると思い生ます。
(1)溶媒1Lに溶ける気体の物質量(mol)
(2)溶媒1Lに溶ける気体の質量(g)
(3)溶媒1Lに溶ける気体の体積(L)
   体積は標準状態に換算する
   (理科年表では水1cm3に溶ける気体の体積(cm3)で表しています。)


(3)が多いと思います。溶けるという現象が理解しやすいのは(1)です。

>CO2の分圧は、
 m=kp
  =0.034×3.5×10^(-4)
  =1.19×10^(-5)・・・・後略」

この文章はおかしいですね。大気中でのCO2の割合が350ppmということから
1×350×10^(ー6)=3.5×10^(-4)[atm]  です。圧力の単位がatmになっていますから溶解度(ヘンリ-定数)もatmのもの 0.034 を用います。

ただ分母のdをdLの事だとすると数字の桁が合いません。
理科年表では
0℃で1.71、20℃で0.88、40℃で0.53です。
0.034mol/dLとして換算すると0.34mol/Lですから0.34×22.4=7.6となります。1桁大きすぎます。

0.034mol/kg(重量mol濃度)だとすると水1kgは1Lだとして0.76ということになりあり得る数値です。25℃付近の値です。
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分母ですが


dLはデシリットルつまり100mL
atmは「気圧」(atmosphere 単位は1気圧)です。
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系における気相の中の当該物質の分圧に比例する。


となります。
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この回答へのお礼

回答、ありがとうございます。
高校の教科書等ではそのように書いてあり、ヘンリー定数までは詳しく書いていないので、
3.36×10^(-7) (mol/dL)/Pa[0.034(mol/dL)/atm]
のような表記は載っていませんでした。分母がよく分からないのですが、よろしければ教えていただけないでしょうか?

お礼日時:2006/11/22 00:57

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Qヘンリーの法則について

はじめまして。
溶解平衡問題で苦戦しています。誰か知恵をお貸しください。どうも、化学計算は苦手で。。。。
2Lの水を入れた4.24Lの密閉容器に0.10molのCO2を封入し、0℃で溶解平衡に到達させる。この時の容器内の圧力と水中に溶解したCO2の質量を知りたい。ただし、CO2が水1Lに溶ける体積は、標準状態で1.7Lであり、水の蒸気圧は無視する。
書き込み、よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

 ここでは、CO2を封入する前は空気は無かったものとする。
 0℃の0.1molCO2の体積=0.1*22.4=2.24L
 4.2L容器の空間容積=4.24-2=2.24L
 ヘンリーの法則:C=kP C=V/S
  C=溶解しているガス濃度
  k=ヘンリー定数
  P=気相のガス分圧
   V=溶解ガス量
   S=溶媒量
 この問題では、k=1.7が与えられているので、
 CO2吸収平衡後の式は、
 V/2=1.7*(2.24-V)/2.24
     (気相のCO2は2.24から水に溶解した分が減少し、圧力が低くなる)
 V=3.4*(2.24-V)/2.24
 V=2.24*3.4/(3.4+2.24)=1.35 

 液相の溶解飽和度と気相のガス分圧が等しくなると平衡する。
 溶解後のCO2濃度は、飽和濃度の1.7に対し1.35/2=0.675なので、飽和度=0.675/1.7=0.4
 一方、溶解後の残った気相のCO2は、2.24-1.35=0.89で、圧力は、0.89/2.24=0.4で、同一

∴ 容器内圧力=0.4気圧
  溶解CO2量=1.35NL(標準状態換算)

 ここでは、CO2を封入する前は空気は無かったものとする。
 0℃の0.1molCO2の体積=0.1*22.4=2.24L
 4.2L容器の空間容積=4.24-2=2.24L
 ヘンリーの法則:C=kP C=V/S
  C=溶解しているガス濃度
  k=ヘンリー定数
  P=気相のガス分圧
   V=溶解ガス量
   S=溶媒量
 この問題では、k=1.7が与えられているので、
 CO2吸収平衡後の式は、
 V/2=1.7*(2.24-V)/2.24
     (気相のCO2は2.24から水...続きを読む

Qヘンリーの法則がわかりません。

ヘンリーの法則のうち「一定量の液体に溶ける気体の体積は、、、同圧に換算すると→圧力に比例する。その圧力とすると→圧力に関係なき一定。」というものがまったく理解できません。

同圧に換算、その圧力とする、などの言葉の意味(日本語的な意味ではありません)がわかりません。圧縮されているなどの説明もありましたが理解できません。圧力に比例する(同圧に換算した場合だそうですが)のは感覚的にわかります。一定というのは感覚的にもわかりません。結果的に一定などという説明も受けましたが能力のない自分にはよく理解できません。

どなたか、低脳の僕にもわかるように教えてください。本当によろしくお願いします。

Aベストアンサー

ヘンリーの法則自体は
「同温度では溶解度の小さい気体の溶解度は圧力に比例する」ということです。
定量の溶媒に1atmで0.5molとけたとすれば、2atmで1.0atm,3atmで1.5molとけるということです。要するに「比例」しているんです。
しかし、溶解度を体積で表すと、厄介なことになります。なぜなら気体は測定する圧力によって変わるからです。ボイルの法則PV=一定であるように、厳密には圧力に反比例するのです。

これからどうなるかというと,上記の気体の溶解度は1atmで1リットルとけるとすると、2atmで2リットル、3atmで3リットルというのが「ヘンリーの法則」の言うとおりです。ですが、この1リットルとかは1atmで測られたものなのです。ですが、3atmで溶ける気体のリットル量を言うときにわざわざ1atmでの気体のリットル量で言うというのはおかしいですよね。そこで、「ボイルの法則」により気体の体積は圧力に対して反比例することをかんがえると、3atmで溶ける気体3リットル(1atmでの体積)は、"3atm"では「1リットル」でなければなりません。こう考えると、つまりP1(atm)で解けているP1下で測定した気体L1(リットル)は、P2(atm)で解けているP2下で測定した気体L2(リットル)と等しい。つまりL1=L2となるのです。ここでL1とL2の測定が行われた圧力条件がそれぞれP1,P2とことなることに注意してください。

以上のように気体の溶解度を体積で表現する場合ややこしいのでこの上なく分かりづらいです。これをモルなどの測定圧力によらないものに換算して計算すれば後は単なる比例(ヘンリーの法則)で処理できます。
一般的に気体の溶解度が溶媒リットルあたりL(リットル)(標準状態において)と与えられた場合,溶媒(気体の体積ではないことに注意)=L3(リットル)、圧力=P3(atm)において解ける気体の量n(mol)は
n=L/22.4(標準状態での体積)xL3xP3
で求められます。
あとは、聞かれた条件下で状態方程式にnを代入して解ける体積なりで答えればよいのです。

最後に、簡単にまとめておくと、
1.「ヘンリーの法則は溶解度は圧力に比例する」といっている。(ただし、同じ圧力で測定した場合)
2.溶解度が体積で与えられた場合、測定する圧力により体積が異なる点が話をややこしくする。
3.1.2をうまく処理する為には測定する圧力にかかわらず一定である物質量(モル)などで処理した後聞かれている条件下に戻すほうが間違えにくい。(状態方程式が絡む以上、計算はややめんどくさくなるが。)

ということです。

ヘンリーの法則自体は
「同温度では溶解度の小さい気体の溶解度は圧力に比例する」ということです。
定量の溶媒に1atmで0.5molとけたとすれば、2atmで1.0atm,3atmで1.5molとけるということです。要するに「比例」しているんです。
しかし、溶解度を体積で表すと、厄介なことになります。なぜなら気体は測定する圧力によって変わるからです。ボイルの法則PV=一定であるように、厳密には圧力に反比例するのです。

これからどうなるかというと,上記の気体の溶解度は1atmで1リットルとけるとすると、2atmで2リッ...続きを読む

Q雨のpHの計算

雨ってpHが5.6くらいですよね??それって
計算で算出できますか(公式などでも…)?また、
そういうことが載っている
サイトなどご存知でしたらお教え願いますm(__)m

Aベストアンサー

雨のpHの理論値を求める方法を、以下に書きます。

二酸化炭素が雨水に溶け込む濃度Cは、ヘンリーの法則により

C=kP

にて求めることができます。
ここで、

定数k=0.034[(mol/L)/atm],大気中の二酸化炭素の分圧P=350×10^-6[atm]
とすると、
濃度C=11.9×10^-6[mol/L]となります。

また、先ほど求めたCO2濃度 11.9×10^-6[mol/L]のうち、x[mol/L]が[H+]と[HCO3-]に雨水中にて解離するので、解離後のCO2濃度は(11.9×10^-6) - x[mol/L]になります。
ここで、上記の[H+],[HCO3-],[CO2]を下記の式に代入し、
水素イオン濃度[H+]を求めます。


[H+][HCO3-]/[CO2]=4.47×10^-7


その結果、[H+]=2.3×10^-6[mol/L]となり、これをpHで表すと

pH=5.6

となります。


なお、雨は天然の「蒸留水」みたいなもんですから、
結構上記の理論値があてはまるらしいです。
もっとも、空気が汚れていれば、当然酸サイドへ傾くと思いますが・・・。

以上、ご参考までに。

雨のpHの理論値を求める方法を、以下に書きます。

二酸化炭素が雨水に溶け込む濃度Cは、ヘンリーの法則により

C=kP

にて求めることができます。
ここで、

定数k=0.034[(mol/L)/atm],大気中の二酸化炭素の分圧P=350×10^-6[atm]
とすると、
濃度C=11.9×10^-6[mol/L]となります。

また、先ほど求めたCO2濃度 11.9×10^-6[mol/L]のうち、x[mol/L]が[H+]と[HCO3-]に雨水中にて解離するので、解離後のCO2濃度は(11.9×10^-6) - x[mol/L]になります。
ここで、上記の[H+],[HCO3-],[CO2]を下記の式に代...続きを読む

Q水に溶けている酸素を追い出す:窒素利用

一浪生・偏差値60強です。

「水に溶け込んでいる酸素ガスを室温で追い出す」
という問題で、回答では、

「洗気びんに酸素ガスが溶けている水を入れ、これに外部より純粋な窒素ガスを通すことで、酸素ガスを追い出すことが出来る」

とあるのですが、何故でしょうか?
原理が分かりません。
よろしくお願いします!

Aベストアンサー

分圧、のお話ですね。

「水に溶けたガスの量は、理想気体であればその濃度(分圧)に比例する」ことになっていますので(というのもおかしな言い回しですが)、元から水に溶けている酸素に対して、圧倒的な量の窒素を送り込めば、酸素の濃度が下がる、つまり追い出せることになります。

Q大学院別のTOEICの合格点を教えてください。

大学院入試でTOEICの点数を英語の点数として換算している大学院が多くあると知ったのですが大学院別にどのぐらいが合格点なのでしょうか?
東大の院生の平均点が730というデータはネットでみたのですが他のいろいろな大学院について教授からや友達からの情報でもいいので参考にさせてください。

Aベストアンサー

このサイトに、大学院入試でTOEIC(R)Testを活用する52の大学院が、
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参考URL:http://www.toeicclub.net/graduateschool.html


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