α-54　解説の解説

　　

※　まず流れを整理してみましょう。 次の図を見てください。






※　気液平衡のポイント　

　　　液体が共存するとき，蒸気は飽和蒸気圧を示す。
　　　液体の量に無関係。一滴でもあれば飽和蒸気圧となる。

※　分圧の法則のポイント

　　　混合気体の全圧は分圧の和。
　　　分圧比は物質量の比。　分圧はモル分率に比例。

※　ピンホールのポイント
　　
　　　圧力が内外でつりあっているときは，拡散はほとんど無視できる。
　　　　と考える。

(1) 　試料蒸気の質量 を求める

　　→ ④　でフラスコを満たしていた試料気体の質量w(g)を求める。

　　→ ⑤　では気体と液体にわかれてはいるが，合計の質量はw(g)。

　　→ ⑤　と　①　の中身の質量を比較するとよい。
　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　風袋(ふうたいと読む: 入れ物のこと)の質量は等しいから無視する。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　

①　の中身は，25℃，1.0×10⁵ Paの空気450 mL。　

　　本文中に「密度1.1 g/L」とあるから，1.0 L (1000mL)で1.1gということ。

　　450 mLでは何gになるか。　　　　　1.1 ×450/1000 = 0.495 g


⑤　の中身のひとつは，25℃，※8.0×10⁴ Paの空気450 mL。

　　※　ピンホールを境に，混合気体の全圧と大気圧がつりあう。
　　　　　試料気体は飽和蒸気圧2.0×10⁴ Paだから，分圧則より
　　　　　空気の分圧は8.0×10⁴ Pa。　　　

　　あえて質量を求めると，
　　　「圧力が8割になった=物質量が8割になった」から，
　　　　　　　
　　　　0.495×0.80 = 0.396 g

　　①にくらべて空気は※2割減ったから，

　　　　0.495×0.20 = 0.099 g
　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　が①にくらべて減少(－)した。　

　　※　試料気体の飽和蒸気圧分だけ空気が追い出されたと考えてもよい。


⑤　の中身のもうひとつは，試料の気体・液体。
　　　　　　
　　　合わせて　w(g)が①にくらべて増加(＋)した。


よって，質量の変化

　　　⑤　－　①　＝　( ＋w －0.099 )

　　　　　　　　　　＝ 146.17 － 145.00
　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　＝ 1.17 g

　　　　　　　　　　　　　　　∴　w ＝ 1.269 g 　　　答 1.27 g

　　　　
　(2) 　試料の分子量　を求める　

　　　　→　④　のデータを代入して，状態方程式を解く。

　　　　状態方程式　pV = wRT/M より，　

　 　　M = wRT/(pV)

　　　　　=　1.269×8.3×10³×360/(1.0×10⁵×0.450)

　　　　　= 84.2... g/mol 　　←　モル質量　　

　　　　　　　　分子量は単位を取って，　　　　　　　　答　84