• 締切済み
  • すぐに回答を!

ヘンリーの法則

ヘンリーの法則というのがいまいちよく分かりません。 移動可能なピストン付きの容器に0℃で窒素と水(液体)が入っており、 圧力が1.01*10^(5)Paのとき、水に溶解した窒素の物質量をx[mol]とする。 圧力が1.01*10^(5)Paのとき、x[mol]なら、圧力が2倍の2.02*10^(5)[Pa]のときには、2x[mol]というのは分かるんですが (1)溶解した窒素の体積(それぞれの圧力での値)の場合、圧力が1.01*10^(5)Paのとき、22.4x[l]で 圧力が2倍の2.02*10^(5)[Pa]のときも、22.4x[l]となっています。なぜ同じ体積なんでしょうか? (2)溶解した窒素の体積(1.01*10^(5)[Pa]での値に換算)の場合、体積は1.01*10^(5)Paのときには、22.4[l]で、 圧力が2倍の2.02*10^(5)[Pa]のときは44.8[l]と2倍になっており、これは、圧力が2倍されたから 体積も2倍されたんだな、と分かります。 どうして(1)のときは体積が同じなんでしょうか?

共感・応援の気持ちを伝えよう!

  • 回答数2
  • 閲覧数309
  • ありがとう数0

みんなの回答

  • 回答No.2

前から思っているのですが、ヘンリーの法則の表現は混乱を招くもとですよね。 液体に溶けこんでいる気体分子のモル数は、気体の圧力に比例する これだけで良いですし、非常に直感的です。 圧力をかければかけた分、気体分子は液体の中に押し込まれますよ、ということですから。 体積を出せ、とか言われたら、素直に状態方程式を使えば良いでしょう。 私個人としては、状態方程式を使えば良い問題なのに、あえて状態布袋式を使わない類の法則(今の場合、ヘンリー)を持ち出すと、混乱して間違いやすいと感じます。

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

  • 回答No.1
  • maku_x
  • ベストアンサー率44% (164/371)

理想気体の状態方程式 PV = nRT より、圧力が1.01*10^(5)Paのときの気体の体積を V1、圧力が2.02*10^(5)[Pa]のときの気体の体積を V2 とすれば、 1.01*10^(5) * V1 = x*R*T ... (1) 2.02*10^(5) * V2 = 2x*R*T ... (2) (1)、(2)より、V2 = x*R*T/1.01*10^(5) = V1、よって V2 = V1 となる。 ※ 要は、物質量が2倍になっても、圧力が2倍になれば、体積は変わらない、と言う事です。

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

質問者からの補足

ありがとうございました。 体積が同じになるというのは、よく分かりました。 でも、体積が2倍になるというのが逆に分からなくなってきました。 上のようにV1,V2を使って式にしたいのですが難しくてできません。 >(2)溶解した窒素の体積(1.01*10^(5)[Pa]での値に換算)の場合 1.01*10^(5)[Pa]での値に換算、というのをうまく式にできません。 もしよろしければ、教えてください。

関連するQ&A

  • ヘンリーの法則について

    新高2です。教科書の予習をしています。初歩的な質問ですいません。 0°で2.0×10^5Paの窒素が水に接しているとき、水1.00L中に溶けている窒素の体積は、標準状態に換算すると何mLか。ただし窒素の溶解度は0.0231mL/水1mL(0°、1.0×10^5Paに換算)とする。 という問題で、解答は46.2mLとなっています。 溶解する気体の体積は圧力によらず一定なので、0.0231mL×1L/1mLで23.1mLではないのでしょうか?

  • 窒素の体積について

    容積600mlの真空容器に100mlの水をいれ、0℃に保ちながら気体部分の圧力が3.03*10^(5)Paに なるように窒素をゆっくり入れた。これについて以下の問いに答えよ。なお、0℃において 1.01*10^(5)Paの窒素は水1.0mlに対して、2.3*10^(-2)ml (0℃、1.01*10^(5)Paでの体積)溶け ヘンリーの法則が成り立つものとする。窒素は理想気体とし、気体定数 R=8.3*10^(3) [Pa*l/K*mol]とする。 また、水の蒸発や体積変化は無視できるものとする。数値は有効数字2桁で答えよ。 問い1、水に溶解している窒素の体積は、この圧力(3.03*10^(5)Pa)の下で何mlか。 圧力が3倍だけど体積が1/3なので、答えは2.3mlという考え方であってるでしょうか? 問い2、水に溶解している窒素の体積は、1.01*10^(5)Paの下で何mlか。 圧力が1.01*10^(5)Paに固定されていて、容器内の圧力は3.03*10^(5)Paだから 答えは6.9ml、という考え方であってるでしょうか? 問い3、水に溶解している窒素の物質量は何molか? これがよく分からないです。 式をあやふやな考えのまま、6.9/{22.4*10^(3)}として、答えは0.308...*10^(-3)となり、有効数字2桁なので 3.1*10^(-4)molとしたんですが、なにか間違っているようなきがします。 でもそれが何か分からずに悩んでます。 教えてもらえないでしょうか? おねがいします。

  • ヘンリーの法則 大学受験問題。

    題名のとおりですが、ヘンリーの法則について質問です。 問題文は、0度,1.00*10^5において酸素と窒素は水1Lに対しそれぞれ4.9*10-^2L, 2.3*10-^2L溶解する。2Lの真空容器に0度1.00*10^5で1Lの空気と水1Lを入れて密閉した後、十分放置し、気体を水に飽和させた。溶けた酸素と窒素の物質量、および容器内の圧力を求めよ。ただし水蒸気の分圧および水の体積変化は無視できる。です。 私の考えとしては、水に溶けているものと溶けていない酸素、窒素それぞれの物質量を求めて、そこから、水に溶けた酸素、窒素の物質量をひいて、気体として存在するそれぞれの量を求める、という方法です。 最初の02: :0.2/22.4mol, 最初のN2: 0.8/22.4mol 溶解した02: 4.9*10-^2/22.4*1.00*10^5*1/5 溶解したN2: 2.3*10-^2/22.4*1.00*10^5*4/5 としました。 が、おかしなことに、溶解した酸素、窒素が両方とも最初の酸素、窒素よりも多くなってしまいました。。。 解答は酸素は、1lの水に4.9*10-^2L = (1.00*10^5)*(4.9*10-^2)/RT mol溶けるとありました。 ですが、この解答ってどうなんでしょう?4.9*10-^2L溶解するということは、これをmolで表すには、1mol=22.4lなのだから、4.9*10-^2L/22.4でmolに直るのではないのですか?どうして、上のような式で表すのでしょう? いずれにしても自分のやり方では答えがおかしくなるのですが、解答もよくわかりません。 そこで質問なのですが、 ○ 私のやり方はどこが間違っていますか? ○ 解答に対する私の疑問点はどこが間違っていますか? どなたかアドバイスをいただけたらと思います。よろしくお願いいたします。

  • 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。

  • 窒素の体積

    容積600mlの真空容器に100mlの水をいれ、0℃に保ちながら気体部分の圧力が3.03*10^(5)Paに なるように窒素をゆっくり入れた。これについて以下の問いに答えよ。なお、0℃において 1.01*10^(5)Paの窒素は水1.0mlに対して、2.3*10^(2)ml (0℃、1.01*10^(5)Paでの体積)溶け ヘンリーの法則が成り立つものとする。窒素は理想気体とし、気体定数 R=8.3*10^(3) [Pa*l/K*mol]とする。 また、水の蒸発や体積変化は無視できるものとする。数値は有効数字2桁で答えよ。 問い1、水に溶解している窒素の体積は、この圧力(3.03*10^(5)Pa)の下で何mlか。 自分は圧力が1.01*10^(5)の3倍になっているから、体積は1/3になると考えて 窒素が水100mlに解ける量2.3mlを1/3して、0.7666...=0.77mlとしましたが どうにもおかしな感じがします。圧力が容器の中と同じだから、2.3mlでいいのでは、思ったんですが 次の問題でますますどちらが正しいのかわからなくなりました。 問い2、水に溶解している窒素の体積は、1.01*10^(5)Paの下で何mlか。 これを私は2.3mlとはじめは答えていたんですが、圧力が1/3になってるから2.3mlを3倍にするのかなと 思い始めて、どんどんわからなくなっていきました。 ちょっと理解できていないみたいです。 どなたか教えてください。 おねがいします。

  • ヘンリーの法則だと思います…。。

    一般に水に対する気体の溶解度は、1atm(=1.013×10^5)のもとで水1cm3に溶解しうる気体の体積(cm3)を標準状態に換算した値で示され、20℃において1atmの空気が水1m3に溶解する質量はいくらか。 ただし、それぞれの気体の溶解はヘンリーの法則に従い、空気は窒素(分子量28)80%と酸素(分子量32)20%の混合気体とする。 という問題がわかりません…。。誰か解答お願いします。

  • ヘンリーの法則

    圧力の変化は体積で追うと混乱するのでいつもモルに換算して 考えているのですが、溶媒量が2倍、3倍と増える時はこの場合は素直に溶解する体積、モルも2倍、3倍に増えると考えて良いでしょうか?

  • 化学

    化学IIの範囲の蒸気圧曲線が降下する理由がいまいちわかりません あと下記の問題がさっぱりわかりません 気体の圧力が1.01*10^5Paのとき、20℃の水1.0Lに溶ける窒素の物質量は16.8*10^(-4)molである。 20℃で圧力1.01*10^4Paの空気が純水と接しているとき、水1.0Lに溶けている窒素の体積は、0℃、1.01*10^5Paでは何mLになるか。空気中の窒素の体積百分率は78%とし、水の蒸気圧は無視できるものとする。 意味不明です 特に >20℃で圧力1.01*10^4Paの空気が純水と接しているとき、水1.0Lに溶けている窒素の体積は、0℃、1.01*10^5Paでは何mLになるか というのがまず文章からして意味不明です 温度も変わっちゃってるのでヘンリーの法則が成り立つのかもわからないです あと~Pa、~℃と書いてありますがどの部分がそうなのかもわからないです 詳しく教えてください;; 答えは1.2mLとなっています

  • ヘンリーの法則の問題

    1.0×10^5Paの酸素が1Lの水と接して平衡状態にあるとき、10℃、30℃で酸素はそれぞれ39ml、29mlずつ溶ける。下記の問に答えよ (1)10℃、5.0×10^5Paの酸素と長く接した水溶液1.0L中に溶けた酸素の物質量と、10℃、5.0×10^5Paの下での溶けた酸素の体積を求めよ。 (2)(1)において、0℃、1.0×10^5Paに換算した時の体積を求めよ。 という問題で、解答には 問題文に示された酸素の溶解度はいずれも標準状態に換算した値ではなく、それぞれ10℃、30℃における体積と解釈しなければならない。そこで、これらの値を標準状態に換算すると、10℃…37.6ml   30℃…26.1mlであり(1)の前半は37.6×5/22400≒8.4×10^-3(mol) 後半はその圧力下では常に一定なので39ml とあります。(1)の後半で体積が一定なのはわかりますが、なぜ標準状態に換算した時の体積ではなく10℃の時の体積が答えになるのでしょうか。また(2)はどのように考えればよいのでしょうか。 よろしくお願い致します。

  • ヘンリーの法則での計算問題

    ヘンリーの法則を用いた計算で分からなくなってしまったことあるので誰か教えて下さい。 解いてた問題は 47[℃] 1×10^5[Pa] において酸素は1[L]の水に標準状態に換算して22.4[ml]溶ける 。次の問いに答えよ 47[℃] 2×10^5[Pa]で 2[L]の水に溶ける体積は標準状態ではかると何mlか? です。 答えは90.6mlなんです。しかし僕の解答では179mlになってしまいます。 考え方は絶対温度に直した上で 320K  1×10^5Pa 水1Lに 標準状態換算で 22.4ml溶けるので 320K  1×10^5Pa 水1Lには換算しなければx[ml]として 換算しなおすと シャルルの法則より 22.4ml/273K =x[ml]/320K x=26.25[ml] ここで320K 2×10^5Pa 水2Lに溶ける量 y[ml] さらに標準状態換算したときに z[ml]とすると ヘンリーの法則より溶ける量は水の体積、圧力に比例するので y= 2×2×x=105.0ml よってボイルシャルルより 2×10^5 ×y/320 = 1×10^5 ×z/273 z=179[ml] です。どこがいけないのでしょうか。。。