液体がある場合の物質比≠分圧比となる理由

このQ&Aのポイント
  • 液体がある場合の物質比と分圧比は異なる。
  • 液体が理想気体ではないため、物質比と分圧比が一致しない。
  • 液体分子間の相互作用や分子の大きさにより、液体中の物質の挙動が影響を受ける。
回答を見る
  • ベストアンサー

物質比≠分圧比となる理由

液体がある場合の物質比≠分圧比となる理由 (1)ピストンつきの密室容器に窒素0.4mol(気体),水0.1mol(気体)が入っていて、1.01×10^5Paにした このときの水の圧力を求めよの場合 1.01×10^5Pa×0.1/(0.4mol+0.1mol)≒2×10^4Paとなりますが (2)ピストンつきの密室容器に窒素0.4mol(気体),水0.1mol(気体と一部液体)が入っていて、1.01×10^5Paにした このときの水の圧力を求めよの場合 (1)のように解けませんよね(物質比≠分圧比より) ここで質問ですが液体がある場合 物質比≠分圧比 となる理由を教えてください 頭の中ではなんとなくイメージできるんですが 液体が理想気体ではないからなのは分かりますが言葉では説明できませんのでお願いします

  • kirofi
  • お礼率72% (466/647)
  • 化学
  • 回答数1
  • ありがとう数2

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • sanori
  • ベストアンサー率48% (5664/11798)
回答No.1

こんにちは。 >>>液体がある場合 物質比≠分圧比 となる理由を教えてください 気体の状態方程式は、液体には適用できないからです。 理想気体かどうか以前に気体ではないからです。 PV = nRT ここで、V は、あくまでも気体の体積です。

kirofi
質問者

お礼

回答ありがとうございます

関連するQ&A

  • 蒸気圧の問題

    蒸気圧の問題で質問があります。 問題文は 「温度と体積が調節可能な容器に窒素とエタノールをそれぞれ0.1molずつ入れて1×10^5Paに保った。容器内を42℃にしたとき何%のエタノールが液体となっているか」 です。ちなみに42℃のときのエタノールの蒸気圧は0.2×10^5Paです。 「このときエタノールの分圧は0.2×10^5Paだから 窒素の分圧0.8×10^5Paとなる。」 ここまでは大丈夫なんですが次からが分かりません。 模範解答としては 「体積を保ったままエタノールが全てを気体と過程すると、容器内にある物質量は窒素に等しいので分圧は0.8×10^5Paを示す。よって分圧比=モル比が成り立つので (0.8-0.2)/0.8 =0.75 よって75%  」 となってます。 最後の計算式の考え方は大丈夫なんですが 分圧が0.8×10^5Pa って部分が疑問なんです。 全部気体と仮定した場合に窒素の分圧が0.8×10^5Paってのは良いのでしょうか? 窒素について状態方程式を考えると PV=nRTで 窒素の物質量は不変だからnは一定。 Rも一定。体積を保ったままと言ってるのでV一定。 変数はPとT。 これだと実際の状態と仮定の状態では 温度も上がって 分圧も変わってしまう気がするんです。

  • 分圧と体積の関係

    いきなり問題からの質問、失礼します 容器(体積一定)の中に、それぞれ理想気体の 物質A 分圧Pa 物質B 分圧Pb 分圧の割合 Pa:Pb=2:1 で存在しているとき(常に温度が一定) それぞれの物質が占める体積の割合は 物質A:物質B=2:1 であるのはなぜですか? 分圧比=モル比 (体積、温度が一定の時) 体積比=モル比 (圧力、温度が一定の時) というのは、理解できるのですが。 圧力の比=体積の比 というふうに直接結びつけるとなると 条件として、何が一定でないとダメなのか、よくわかりません 回答よろしくお願いします

  • 気体の状態方程式に関する問題

    大学受験範囲です 「ピストンつきの容器に窒素と少量の水を入れ、77℃に保つと、容器内の圧力は 9.0×10^4Paになった。このとき、容器内に液体の水が存在していた(状態1) 次に温度を77℃に保ってピストンを押し、気体部分の体積をはじめのちょうど半分の 0.83lにした(状態2) 77℃における水蒸気圧を4.0×10^4Paとして次の問いに答えよ」 という問題で (2)状態2で容器内の全圧は何Paか という設問がありました この設問の解答で状態1と状態2において 気体部分に存在する窒素の物質量が同じとして いたのですが、なぜでしょうか? ピストンを押していくと気体として存在している窒素が水の中に溶け込んでしまうと思うのですが?

  • 気体の溶解度

    次の問題の(2)を教えてください。(1)と(3)は大丈夫です。 標準状態(0℃、1.0×105Pa)で、水1.0Lに窒素は1.0×10-3mol、酸素は2.0×10-3molが溶解するとして、次の問いに答えなさい。 (1) 0℃で、水5.0Lに3.0×10-3molの窒素が溶解しているとき、この水に接している気体の窒素の圧力 は何Paか。 (2) 0℃で、水10.0Lに3.0×10-3molの窒素が溶解しているとき、水に溶解している窒素は何gか。 (3) 0℃で、水5.0Lに1.0×105Paの空気(体積比N2:O2=4:1の混合気体とする)が接しているとき、水に溶解している窒素の物質量は、水に溶解している酸素の物質量の何倍か。 私の解答は、3.0×10-3mol×28=8.4×10^-2(g)が溶けている量と考えたのですが、どうでしょうか。ヘンリーの法則をどこで使っていいのかがわかりません。

  • 混合気体の分圧比・モル比・体積比について

    以下の2つの基本問題のとらえ方の違いについてです。 計算過程は省略しておきます。 問A・・・空気を酸素と窒素の体積比が 1対4 の混合気体であるとして、 1atmの空気中の酸素と窒素の分圧を求めよ。 問B・・・3Lの容器に4atmの酸素、2Lの容器に2atmの窒素が入っている。 温度を一定に保ってコックを開いたとき、酸素と窒素の分圧を求めよ。 答A・・・酸素の分圧 0.2×1atm 窒素の分圧 0.8×1atm  答B・・・酸素の分圧 2.4×1atm 窒素の分圧 0.8×1atm 問Aでは分圧比=体積比になりますが、問Bでは分圧比≠体積比です。 問Bではもともと異なる圧力下の気体を混合しているので 分圧比=体積比が成り立たないのはなんとなく想像はできますが 自分の頭の中で重要な前提条件の認識が欠けているのか 問いBの分圧比を3L対2Lと一瞬考えそうになり、なぜかすっきりしません。 問A・Bの答えの結果は当たり前のことかもしれませんが 分圧比=体積比が成り立たない明確な要因をシンプルに知りたいです。 (余談ですが、問Bでは、分圧比は、コックを開く前の体積と圧力の加重平均比と 一致してますが、この考え方は問題ないでしょうか?)

  • 混合気体、蒸気圧曲線

    気体定数は8.31JK^(-1)mol^(-1) ピストン付きの容器に、常に気体として存在する分子A2.0molと、 蒸気圧が20度で2.0×10^4Pa、50度で8.0×10^4Paの分子X1.0molが入っている。 容器内の全圧は1.49×10^5Pa、体積は53.7l 操作3:この容器を20lの真空な容器にコック付きの管でつなげ、圧力と温度を一定に保ちながらピストンを操作し、40.3lになった時点でコックを閉じた。 操作4:次に45.7lとして20度とした。 Q,この時の内部の気体の圧力を有効数字2ケタで求めよ。 A,9.1×10^4Pa 1,ボイルシャルルで全圧を求める 2,AとXの分圧をもとめて、Xが蒸気圧より高いのでXの分圧は2.0×10^4Pa 3,分圧を足し合わせる の手順でもとめたのですが近い値しかもとまりませんでした・・・ どこがまちがっていて、どうやって解くんでしょうか?

  • 全圧、分圧

    体積1.12Lの容器にN2=7.0g、H2=1.0g、Ar=10gからなる0℃の混合気体が入っている。これらすべて理想気体であるとして、次の問いに答えよ。 ただし、原子量H=1.0、N=14、Ar=40、気体定数8.31×10^3Pa・L/(K・mol)とする。 1容器内のN2、H2、Arの分圧はそれぞれ何Paか。 2容器内の混合気体の全圧は何Paか。 N2=7.0g、H2=1.0g、Ar=10gなので、 N2=0.25mol、H2=0.5mol、Ar=0.25mol よって気体全体のmol数は1mol PV=nRTより P×1.12=1×8.31×10^3×273 N2:H2:Ar=1:2:1(mol比)なので とここまでは分かるのですが P(N2)=5.08×10^5Pa, P(H2)=1.02×10^6Pa, P(Ar)=5.08×10^Pa はどう出したのでしょうか。

  • 分圧と燃焼の問題

    27℃で2.0L,2.0×10^5PaのCOと,27℃で3.0L,1.0×10^5PaのO2を,あらかじめ真空にした容積10Lの密閉容器に移し,27℃に保った。 (1)この容器内の圧力はいくらか。ただしCOとO2はこの温度では反応しないものとする。 (2)この混合気体中のCOを完全に燃焼させた後,温度を27℃に戻した。容器内の圧力はいくらか。 という問題です。 (1)は分かったのですが,(2)の解き方がわかりません。 解説では,気体の物質量は,温度と体積が一定なら分圧に比例することを用いて反応式を書き下し,反応前後の分圧の変化をもとに分圧を計算しています。 しかし,私は理想気体の状態方程式をもとにCO,O2の物質量を計算したのですが,モル数はCO>O2となり,そもそもCOを完全に燃焼させるなんてことはできないのでは?と思っています。 このあたり,どう考えれば良いでしょうか。 よろしくお願いします。

  • 平衡 一酸化窒素の生成

    化学の問題を教えてください。 1/2N2 + 1/2O2 → NO...(1) 25℃、1.0×10^5Paで10Lの密閉容器に窒素と酸素を1:1のモル比で入れる。 その後、容器を1250℃にする。 容器内の圧力は何Paになるか。 ただし(1)の化学平衡だけが成り立っているとする。混合気体は理想気体である。 答えは5.1×10^5Paで、解けました。 先ほどの操作を行った際、容器内に生成した一酸化窒素の分圧を求めよ。 1250℃における平衡定数は3.7×10^(-3)である。 答えは9.4×10^2Paです。 二つ目の問題の解き方を教えてください。よろしくお願いします。

  • 連結容器内の圧力

    分圧の比=物質量の比=混合前の体積の比(同温・同圧)の使い方がわからないので質問します。 添付した図のような連結容器のコックCを閉じ、4.0Lの容器Aに8.0gの酸素を、2.0Lの容器Bに7.0gのネオンを入れ温度を27℃に保った。次の問に答えよ。気体定数をR=8.3*10^3Pa*L/(K*mol)とする。 (1)容器Aの圧力は何Paになるか。(2)コックCを開き、気体を十分に混合したとき、容器内の圧力は何Paになるか。 (1)は計算間違いでしたが、気体の状態方程式と物質量の考えでの解説と自分の解き方は合っていました、自分は(2)の解説がわからないです。参考書の解説では、まずネオンの物質量を求め、そこから気体の状態方程式に、酸素とネオンの物質量の和を代入して、計算しています。自分は、分圧の比=物質量の比=混合前の体積の比(同温・同圧)を使って、酸素の分圧:ネオンの分圧=4.0(L):2.0(L)として、ネオンの分圧は(1)の圧力の半分として求めて、(1)の答えの圧力にネオンの分圧を加えて答えとして間違いました。ひょっとして(1)の圧力は酸素の分圧ではないから、自分の考えが間違いかと思っているのですが、どなたかどうして参考書の解説のような解き方でいいのかを教えてください。お願いします。