気体の状態方程式と分子量の問題について

質問

気体の状態方程式と分子量の問題について
問題
テトラクロロメタンCCl4は蒸発しやすい液体である。この液体2.00ｇを容積300mlのフラスコに入れ、87℃の湯で温めて蒸発させた。完全に蒸発させたのち、フラスコを冷水に入れて冷却し、凝縮した液体の質量をはかったら、1.54ｇであった。このときの大気圧を、750mmHgとして各問に答えよ。
フラスコにはアルミニウム箔でフタをして、1箇所穴が開いています。

（１）87℃でフラスコを満たした気体の質量は何ｇか。
（２）テトラクロロメタンンの分子量を求めよ。

（１）でなぜ、1.54ｇが答えなのですか？

大気圧や分圧や蒸気圧などが、なかなか整理できてません。。。のでそこも含め詳しい解答をよろしくお願いします。

回答No.2

KitCut-100 · ベストアンサー

この問題の場合1.54gが答えではなくて与えられた前提条件です。

まずこの問題の題意を読み取ります。 物理的にどのような状態変化がおこったかというと、 87℃のお湯で温めると、テトラクロロメタンが気体になりフラスコをみたします。またこのときフラスコ内にあった空気を追い出してすべてテトラクロロメタンで満たされていた状態になったと考えています。また余分なテトラクロロメタンは外部にでてなくなってしまったと仮定しています。
またこのときの大気圧は750mmHgです。 その後冷水で冷却するとフラスコ内にあったテトラクロロメタン
がすべて液体に戻ったと仮定しています。

回答
(1) 上記の状態の推移を仮定していますので、 (1)の回答は 1.54gです。
(2) 分子量をもとめるのに PV=nRTを使用します。
P=750/760 V= 0.3l R=気体定数 T=273+87=300℃
nをもとめます。 そして これが 1.54gであることを使用して
1.54/n が分子量となります。
(2)の回答は御自身で計算してください。

この問題のポイントは、問題の文章からどのような物理状態の変化を意味しているかを読み取る事です。 ポイントは アルミニユーム箔のふたで一箇所穴があいている。との表現です。 これで空気が逃げます。また圧力も大気圧のままを維持してます。

お礼

ポイントは アルミニユーム箔のふたで一箇所穴があいている。との表現です。 これで空気が逃げます。また圧力も大気圧のままを維持してます。
ここは、すごく理解できて良かったです！
詳しい解説ありがとうございました。

回答No.1

potachie

これ、高校レベルの問題ということでいいですよね。

冷却したときの温度が書かれていないので、冷却した際に、四塩化炭素は全て液体になったというのが前提となります。
温度が書かれている場合は、その温度での蒸気圧から、気体のまま残る四塩化炭素の質量を差し引かないといけません。

２グラムの四塩化炭素た全て気体になったとき、フラスコ内の空気は全て「アルミニウム箔フタの1箇所の穴」から出て行き、四塩化炭素の気体の一部も出て行き、フラスコ内は、すべて四塩化炭素で満たされます。
これを冷やして、フラスコ内の四塩化炭素を全て液体にして重さを量ったら、1.54ｇということなので、（１）の答えです。

この答えを得るのに、「大気圧や分圧や蒸気圧」は一切関係ありません。

お礼

（２）でなぜ大気圧を気体の状態方程式に使うのかがよくわからなかったので。。。
色んな問題を解いているうちに、頭が混乱してしまってました。
ありがとうございました。