中学理科，蒸留の問題です。

質問

中学理科，蒸留の問題です。
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Ⅰ 左図のような装置をつくり，水17㎤とエタノール３㎤の混合物と沸騰石を枝付きフラスコに入れて加熱した。加熱時間によって枝付きフラスコ内の温度がどのように変わるかを調べたところ，右図のグラフのようになった。
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Ⅱ Ａ，Ｂ，Ｃの３本の試験管を用意し，フラスコ内から出てくる気体を，左図のように，水で冷やして液体にして集めた。加熱を始めてから４分後に試験管Ａ，８分後に試験管Ｂ，12分後に試験管Ｃに約２㎤ずつ集めた。
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Ⅱで，「加熱を始めてから４分後に試験管Ａ，８分後に試験管Ｂ，12分後に試験管Ｃに約２㎤ずつ集めた。」というところが気になります。２㎤ずつ集まるものなのでしょうか？
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ご意見をお聞かせいただければ幸いです。
どうぞ宜しくお願い申し上げますm(__)m

回答No.5

hiro_1116 · ベストアンサー

No.3です。お礼の欄を拝見しました。

実際に実験したことがないと実感できないと思いますが、水とエタノールは一緒に蒸発しますので、最初のサンプルが純エタノール、最後のサンプルが純水というわけではありません。

昇温曲線がなだらかになっているということは、その間に蒸発が続いていることを意味しますので、エタノールが全部蒸発したあと、100℃になって水が蒸発するまでの間は何も蒸発しないという、質問者様の想定が違っているのではないでしょうか。
（何も蒸発せず、蒸発熱が奪われなければ、3-4分に見られるのと同じくらいの昇温速度が得られれるはずですね。）

お礼

ふたたび，ありがとうございます。
ところで，グラフから，最初の４分間で，試験管３本分（６㎤）が集まってしまうということは有り得ますでしょうか？

回答No.7

FattyBear

繰り返しですが２㎤ずつ集めたのですから２㎤溜まったあと採種を続ければ２㎤以上集まりますが２㎤集まった時点で採種は終了したのですから３種類とも２㎤であるのは当たり前の話です。
あと、蒸発は沸点以下でも起こっています。
エタノールが残っていても溶液温度はエタノールの沸点以上に
なり得ます。

お礼

ありがとうございました！
今回も，たいへん参考になりましたm(__)m

回答No.6

hiro_1116

＞グラフから，最初の４分間で，試験管３本分（６㎤）が集まってしまうということは有り得ますでしょうか？

グラフの様子から、それは無いと思いますが、そもそも、2本目の試験管は4分後から採取を始めますし、3本目は12分後から始めるという実験なので、おっしゃっていることはナンセンスです。

お礼

いろいろどうもありがとうございました。
たいへん参考になりましたm(__)m

回答No.4

hiro_1116

No.3です。補足を拝見しました。

＞加熱を始めてから４分後に試験管Ａに２㎤，８分後に試験管Ｂに２㎤，12分後に試験管Ｃに２㎤，と，比例するものなのだろうか，ということなのですね。

それぞれの時刻に試験管をセットして、2cm3がサンプリングできた時点で試験管を外せば良いだけですね。どれだけの時間サンプリングしているかは書かれていませんので。

回答No.3

hiro_1116

No.1です。

念のために、ご質問の意図を確認したいのですが、「○分後」という「瞬間」あるいは「1分間」に「2cm3」の量を集められるか？(時間が短くて量が足りなくなるのでは？)という心配をされているのですよね？

お礼

再び，ありがとうございます。
エタノールは沸点が78℃くらいなので，４分後に沸騰が始まります。よって，最初の２㎤が集まったのは４分後でＯＫとします。
次の２㎤は，エタノール１㎤と水１㎤ですね。水の沸点は100℃ですから，水を１㎤集めるのは，８分後までには無理ではないかと思うのです。
さらに，８分後から12分後も，まだ水が沸騰していないので，その４分間に水を２㎤集めるのは無理かと思うのです。
感覚的にですが，最初の２㎤が４分後に集まったとしても，次の２㎤（エタノール１㎤＋水１㎤）が集まるのは４～12分後あたりの８分間くらい，さらに次の２㎤（水だけ）が集まるのは，12～14分後くらいなのでは？と思うのですが，いかがでしょうか？

補足

加熱を始めてから４分後に試験管Ａに２㎤，８分後に試験管Ｂに２㎤，12分後に試験管Ｃに２㎤，と，比例するものなのだろうか，ということなのですね。

回答No.2

FattyBear

２CCづつ集めたのですから２CCづつ集まって当然でしょう。
それぞれ集め始めの時間は決めても集め終わりの時間は決めて
いません。それぞれ２CCづつ集めたら終了としただけ。
集まった液体の８分後から集めた液体は水とエタノールの混合液、
４分後から集めた液体はほとんどがエタノール、１２分後から集めた
液体はほとんど水なのではないかな。そもそも１回の蒸留できっちりは選別できないと思います。

お礼

ご回答，ありがとうございます。
たいへん参考になりましたm(__)m

回答No.1

hiro_1116

実際に実験した結果では無く、仮にそういう実験結果だった場合は、どう考えますか？という問題ですから、、、
気にしないで解きましょう。

お礼

ご回答，ありがとうございます。
たいへん参考になりましたm(__)m