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水上置換法

高3のものです。 水素を発生させて水上置換法で集めるという実験をしました。 メスシリンダーに水を満タンに入れて手で押さえてバケツの中に入れてひっくり返すという手法でやりましたが、空気が入ってしまったのか、水素を発生させる前からメスシリンダーの1mlあたりに水面がありました。ここで水素を発生させて例えば30mlのところに水面が来たとします。この時、水素の体積は、29mlなのでしょうか?それとも30mlですか? 気体の体積が気体分子が動ける範囲と聞いたので、それを聞いたら30ml分動ける気がする、でも発生した水素の体積は29ml、、?と頭が混乱しています。 アドバイスお願いいたします。

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  • 化学
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質問者が選んだベストアンサー

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  • 回答No.4

No.3です。補足を拝見しました。 >もし最初に空気が入ったとしたら、その空間内は、空気の分圧と水蒸気圧が含まれているという認識で良いでしょうか? >空気の分圧と水蒸気圧と水の重さによる圧力が、大気圧とつり合っているのでしょうか? そうなりますが、実験のやり方によっては、空気が水蒸気で飽和されていないかもしれません。飽和するまで水が蒸発するには、時間が必要ですから。

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質問者からのお礼

複数の回答ありがとうございました。

その他の回答 (3)

  • 回答No.3

No.1です。少し補足しておきます。 水上置換法の場合、気体量を測る時にはメスシリンダー内の水面を水槽の水面と合わせて、シリンダー内の気体の圧力を大気圧と一致させますよね? 最初に1ml程度の空気が入っていたとおっしゃっていますが、その時にも、その正しい読み方で混入した空気の体積を量りましたか?そこがいい加減ですと、最終的な読みから「1mL引き算して求める」という手続がかなり怪しいものとなってしまいますね。

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質問者からの補足

ありがとうございます。もう一つ質問よろしいでしょうか? もし最初に空気が入ったとしたら、その空間内は、空気の分圧と水蒸気圧が含まれているという認識で良いでしょうか? 空気の分圧と水蒸気圧と水の重さによる圧力が、大気圧とつり合っているのでしょうか?

  • 回答No.2
  • asciiz
  • ベストアンサー率71% (6165/8672)

その状態だと、最初にあった、抜ききらなかった空気(窒素・酸素・アルゴン・二酸化炭素・その他いろいろな気体の混合物)1ml+水素29ml の30mlになってしまっています。 そして空気と水素はメスシリンダーの空間内でさらに混じりあってしまっていて、その気体は純粋な水素とは言えません。 ただし気体であるならば、どのような元素であっても同じ体積中には同じ数の分子が含まれることが分かっているので、その30mlの混合気体は29/30=96.666…%水素濃度の空気である、ということになります。 もしそこから水素だけを分離できれば、29mlとなるでしょうけど、簡単には分離できません… なので、水上置換法では、初めに完全に空気を抜いた状態から、集めないといけないのですね。

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質問者からのお礼

ありがとうございます!!

  • 回答No.1

もう一度メスシリンダーに水を見なし直して正しく実験操作をすれば悩まずに済みましたね、、、 その結果、仮に発生した水素量を30mLと解釈するとしたら、予めメスシリンダーの中に(意図的に)100mLの空気を入れておいたら、発生した水素量は130mLとかになると思いますか??

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