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気体はすべて理想気体として扱い、コック、および連結部分の容積は非常に小さいので無視できるものとする。
また、原子量はN=14、O=16、気体定数R=8.3*10^(3)[Pa*l/(K*mol)]とし、答えの数値は有効数字2桁で答えよ。

という注釈つきの問題で、図があるのですが、恒温層aと恒温層bが間を空けて置いてあり、それぞれ内部に容器Aと容器Bがあります。
容器Aと容器Bは管でつながっており、恒温層aと恒温層bの間の空間にコックがついています。

2つの真空容器A,Bがあり、それぞれ別の恒温層a,bに入っている。容器Aの容積は3.0lであり、
容器Bの容積は5.0lである。
いま、コックを閉じた状態で、容器Aに窒素を0.10mol、容器Bに酸素を0.20mol入れた。2つの恒温層の温度は27度とする。
これについて以下の問いに答えよ。

分かった問題の答えを書くと、
窒素の圧力は1.0*10^(4)Pa、酸素の圧力は0.83*10^(5)Pa、全圧は1.8*10^(5)となっています。

問1、2つの恒温層の温度を27度に保ったままコックをあけ、十分時間を経過させた。
このときの混合気体の平均分子量を求めよ。

平均分子量というのがよく分かりません。また、式のつくり方がよく分かりません。

問2、この混合気体中の窒素の分圧は、コックを開ける前の容器A内の窒素の圧力の何倍になるか。


長くなりすいません。
教えてください。
おねがいします。

A 回答 (1件)

>窒素の圧力は1.0*10^(4)Pa、酸素の圧力は0.83*10^(5)Pa、全圧は1.8*10^(5)となっています。



コックを開ける前の状態での計算ですね。
PV=nRTに入れて下さい。
酸素と窒素の値が逆ではないですか。
酸素の方の物質量が窒素の2倍になっています。体積は2倍よりも小さいです。酸素の圧力の方が大きいでしょう。
コックを開いていない段階で全圧というのは意味を持ちません。

(1)コックを開けると2つの気体が均一に混ざります。
全体の1/3が窒素、2/3が酸素です。空気の時は窒素が4/5,酸素が1/5です。空気の平均分子量を求める計算はやったのではないですか。

(2)aに入っていた窒素が全体に広がるとき体積は3.0Lから5.0Lに変化します。窒素だけで考えたときに圧力はいくらになりますか。この値が混合気体の全圧力の中で窒素の受け持っている圧力になります。分圧といいます。
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Q平均分子量

平均分子量についてイマイチわかりません。高校生レベルで教えてください。

Aベストアンサー

>以下の内容は.高等学校で教えているのでしょうか。
>モル凝固点降下.モル沸点上昇.(気体の)分圧.浸透圧
これは高校化学で教えています。

みなさんの言うとおり、分子量×割合(分圧)で計算します。
平均分子量は見かけの分子量をあらわすので、その名のとおり、平均値です。
空気の場合は、窒素(分子量28)が78%、酸素(分子量32)が22%とするとこのとおり。
28×0.78 + 32×0.22 = 28.88(平均分子量)

Q分子量と気体の圧力の関係

気象学を勉強しているものです。化学にはあまり詳しくないので、教えて頂ければと存じます。

気体の状態方程式ですが、n=m/Mを用いて(M:分子量、m:質量、n:モル)状態方程式に代入すると、圧力Pは分子量Mに反比例する式になります。

“分子量が大きくなると圧力が下がる。”

イメージだと、分子量が大きいと分子半径も大きくなり、圧力も増すことになるかと思うのですが…。

気象を学ぶ上ではここまで詳細な部分は求められていないので結構なんですが、少し気になってしまって。

ご専門の方の解説を頂けたらなと思います。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

状態方程式の出てくる元になっているのはボイルの法則、シャルルの法則、アボガドロの法則です。
アボガドロの法則は
「温度、圧力、体積が同じであれば気体の種類に依らず分子数は同じである」
というものです。
気体は隙間だらけですから少々分子の大きさに違いがあっても関係がないのです。
これを元に理想気体という考え方も出てきています。
気象分野であれば気圧は大気圧ですから十分に成り立っている領域です。10気圧、100気圧、・・・なんて考える必要はないはずです。
むしろ上空に行けば、0.1気圧、0.01気圧なんていう低圧を問題にする場面が出てくる可能性の方が大きいです。
分子の大きさが問題になるのは液体、または液体に近い状態での気体(高圧の気体)でです。

Q気体の分子量、圧力、密度

同温、同圧下では密度は分子量に比例する。分子量が大きいと密度大きくなりますよね。
これはイメージできます。
同温、同体積では圧力と分子量は反比例というのがちょっとイメージつきません。
どういうことですか。

Aベストアンサー

こんばんは。

PV = nRT = グラム数/分子量 × RT
P = グラム数/分子量 × RT/V
 = グラム数/分子量 × 定数

よって、グラム数が同じならば、Pと分子量は反比例します。

たとえるならば、
10000円は・・・
・五百円玉なら20枚
・百円玉なら100枚
・五十円玉なら200枚
・十円玉なら1000枚
・五円玉なら2000枚
・1円玉なら10000枚

枚数を分子数あるいはモル数に置き換えてみるとわかります。
同じ金額(同じ総質量)のもとでは、価値(1枚の値)が大きい硬貨ほど、枚数(分子数、モル数)は多くなります。
(1枚の価値と枚数は反比例 → 分子量とモル数は反比例)

そして、
同じ温度、同じ体積では、モル数が大きいほど圧力は高くなりますから、
分子量と圧力は反比例します。

Q日本史Aと日本史Bの違いについて教えてください。

こんにちは、疑問なのですがセンター試験の日本史Aと日本史Bとはどのような違いがあるのでしょうか?
ちょっと気になって調べてみたのですが、ほとんど日本史Bの事しか載っていませんでした。

二つの教科の違いや、選択時の有利不利などを教えてください。
よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

 日本史Aと日本史Bの違いは、高校での単位数の違いと、教科書で学習する内容の対象が若干違うことです。

 日本史Aは、単位数が2単位など。単位の少ない時間で取り扱う科目です。教科書の内容も近現代史~の内容をメインとした教科書の構成となっています。日本史Bの場合は、大体4単位で、教科書の構成が古代史~スタートし歴史全体の内容を取り扱うものです。

 日本史Aでは、大体どの時代も勉強すると思いますが、教科書の構成上「近現代史」に特化した取扱になっています。また、日本史Bでは、古代史からスタートするので日本史Aの教科書より内容的に若干難しい内容も取り扱います。

 したがって、単位数の違いにより、日本史Aと日本史Bの教科書を使い分けていることです。主に、日本史Aは、職業科の学校で使われています。

 農業高校・商業高校・工業高校など普通科以外の学校で日本史Aの教科書を採択しているケースが多いです。普通科の高校でも日本史Aで近現代をやって、日本史Bで古代から江戸まで勉強して、受験するときは日本史Bで受験するというケースも見られます。

 つまり、日本史Aでは、教科書の構成上、近現代史がメインになりますが、日本史Bでは、古代史からスタートして現代史まで扱うという幅広内容になるということになります。そういうことから、日本史Aで勉強したいようで、勉強していないところ古代史~江戸時代の内容に関しては自力で勉強することが求められます。

 【大学受験での日本史選択】
(1)センター+私大(日本史で受験)する場合
 →「日本史B」を選択
(2)センターのみの場合(日本史A・B両方選択可で2次試験で日本史を必要としない学部学科を受験の場合)
 →「日本史A」を選択(学習時間が少なくてすむ)

 ※私大受験を考えていて、日本史で受験を考えているのであれば「日本史B」を選択するのが無難です。リクルートの進学サイトのURLを載せておくので受験科目の選択に参考にして見てください。

 何らかの参考にならば幸いです♪

参考URL:http://www.shingakunet.com/cgi-bin/shingakunet.cgi

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Q気体の状態方程式で・気体分圧・全圧を求めるには?

はじめまして、お世話になります。

問)3.2gの酸素と8.4gの窒素を27℃で20Lの鉄製ボンベに入れた。混合気体の全圧・分圧を求めなさい。
N=14、O=16

ということで、PV=nRTの御出まし
P=nRT/Vに変形

酸素と窒素の原子量より個々のモル(n)を求め
P=nRT/Vに代入し分圧が出ます。
そこで問題なのですが…先生の解答では

まず先に個々のモルを足しその合計を「P=nRT/V」に代入し全圧を出しその後

全圧×1/4・全圧×3/4で個々の分圧を出しています。

でも私は個々のモルから個々の分圧出し、分圧を足し
全圧を出しました。

先生の解答はと私の解答は分圧は合ってるのですが、全圧の小数点以下が違います。手順が違う事が原因だと思いますが。

(N2)分圧+(O2)分圧=全圧、ではいけない理由を教えてください(手順が間違っている理由ですねTT)

ちなみに私の解答は「0.411」
   先生の解答は「0.492」

???化学も数学の要素がいっぱいなので、手順が大事だと思います^^;

あと、原子量が提示されてる場合は「まずモルを求めるのが先」と考えてよろしいのでしょうか?

はじめまして、お世話になります。

問)3.2gの酸素と8.4gの窒素を27℃で20Lの鉄製ボンベに入れた。混合気体の全圧・分圧を求めなさい。
N=14、O=16

ということで、PV=nRTの御出まし
P=nRT/Vに変形

酸素と窒素の原子量より個々のモル(n)を求め
P=nRT/Vに代入し分圧が出ます。
そこで問題なのですが…先生の解答では

まず先に個々のモルを足しその合計を「P=nRT/V」に代入し全圧を出しその後

全圧×1/4・全圧×3/4で個々の分圧を出しています。

でも...続きを読む

Aベストアンサー

>(N2)分圧+(O2)分圧=全圧
この式は正しいです。したがって、貴方の計算法と、先生の計算法では同じ答が得られるはずです。そこで、検算したみましたところ、全圧0.492 atmが正しいことがわかりました。おそらく、0.411 atmは単に計算の誤りと思われます。

以下、検算結果を示します。※有効数字は考えていません
(気体定数を、0.082 atm・L・mol^-1・K^-1 とします)
酸素の物質量 0.1 mol
窒素の物質量 0.3 mol
絶対温度 300 K
酸素の分圧 0.123 atm
窒素の分圧 0.369 atm
全圧 0.492 atm

Q蒸気圧ってなに?

高校化学IIの気体の分野で『蒸気圧』というのが出てきました。教科書を何度も読んだのですが漠然とした書き方でよく理解できませんでした。蒸気圧とはどんな圧力なのですか?具体的に教えてください。

Aベストアンサー

蒸気圧というのは、主として常温付近で一部が気体になるような物質について用いられる言葉です。

液体の物質の場合に、よく沸点という言葉を使います。
物質の蒸気圧が大気圧と同じになったときに沸騰が起こります。
つまり、沸点というのは飽和蒸気圧が大気圧と同じになる温度のことを言います。
しかし、沸点以下でも蒸気圧は0ではありません。たとえば、水が蒸発するのは、常温でも水にはある程度の大きさ(おおよそ、0.02気圧程度)の蒸気圧があるためにゆっくりと気化していくためであると説明できます。
また、油が蒸発しにくいのは油の蒸気圧が非常に低いためであると説明できます。

さきほど、常温での水の飽和蒸気圧が0.02気圧であると述べましたが、これはどういう意味かと言えば、大気圧の内の、2%が水蒸気によるものだということになります。
気体の分圧は気体中の分子の数に比例しますので、空気を構成する分子の内の2%が水の分子であることを意味します。残りの98%のうちの約5分の4が窒素で、約5分の1が酸素ということになります。

ただし、上で述べたのは湿度が100%の場合であり、仮に湿度が60%だとすれば、水の蒸気圧は0.2x0.6=0.012気圧ということになります。

蒸気圧というのは、主として常温付近で一部が気体になるような物質について用いられる言葉です。

液体の物質の場合に、よく沸点という言葉を使います。
物質の蒸気圧が大気圧と同じになったときに沸騰が起こります。
つまり、沸点というのは飽和蒸気圧が大気圧と同じになる温度のことを言います。
しかし、沸点以下でも蒸気圧は0ではありません。たとえば、水が蒸発するのは、常温でも水にはある程度の大きさ(おおよそ、0.02気圧程度)の蒸気圧があるためにゆっくりと気化していくためであると説明できま...続きを読む

Q分子量を物質量に変換、モル濃度の換算

モル濃度を求めるために、分子量を物質量に変換したいのですが、やり方がわかりません。
いや、大体は分かるのですが・・覚える自信がないのです。それというのも私は、「理解」しないとすぐ忘れてしまうのです・・。

物質量のことと、変換の仕方、それがモヤモヤとしてて・・
なるほど!って思えるような、説明求みます!

さらに、質量パーセント濃度からモル濃度への換算の仕方を教えてください。密度の求め方すら分からなくて・・・(恥)

Aベストアンサー

分子量というのは、1molあたり質量のことだとわかっていれば、出来ると思います。
分子量=質量(g)/物質量(mol) ということですね。

すなわち
物質量(mol)=質量(g)/分子量 と変換できます。

質量%濃度というのは、溶質の溶液に対する割合、つまり
質量%濃度=溶質の質量(g)/溶液の質量(g)×100
ということです。

密度というのは、1cm^3あたりの質量のことです。今回は溶液のことを考えていますから
溶液の密度(g/cm^3)=溶液の質量(g)/溶液の体積(cm^3)

モル濃度は、溶液1lあたりに溶けている、溶質の物質量ですから、
モル濃度(mol/l)=溶質の物質量(mol)/溶液の質量(l)
となります。

結局、公式を羅列しただけになってしまったけれども参考にしてください。


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