【プロ講師解説】化学のグルメでは、高校化学・化学基礎の一問一答を掲載しています。解説は高校化学・化学基礎を扱うウェブメディア『化学のグルメ』を通じて6年間大学受験に携わるプロの化学講師が執筆します。一問一答コンテンツ一覧は化学のグルメ『高校化学・化学基礎一問一答コンテンツ一覧』をご覧下さい。

一問一答

問1

【】に当てはまる用語を答えよ。

気体Aと気体Bの混合気体を体積Vと温度Tを一定のまま、成分ごとに分けたとする。

このとき、気体Aの圧力(PA)、気体Bの圧力(PB)を【1】という。

また、気体Aと気体Bを合わせた、混合気体の圧力を【2】(P)という。

【問1】解答/解説:タップで表示
解答:【1】分圧【2】全圧

気体Aと気体Bの混合気体を体積Vと温度Tを一定のまま、成分ごとに分けたとする。

このとき、気体Aの圧力(PA)、気体Bの圧力(PB)を分圧という。

それぞれの分圧は気体の状態方程式PV=nRTを使って次のように表すことができる。

\[
P_{A}=\frac{ RT }{ V }・n_{A}・・・①
\]
\[
P_{B}=\frac{ RT }{ V }・n_{B}・・・②
\]

また、気体Aと気体Bを合わせた、混合気体の圧力を全圧(P)という。

\[
P_{全}=\frac{ RT }{ V }(n_{A}+n_{B})・・・③
\]

※分圧・全圧について詳しくは分圧・全圧・モル分率を参照

問2

【】に当てはまる用語を答えよ。

混合気体のmol数に対する特定の気体のmol数の割合を【1】という。
【問2】解答/解説:タップで表示
解答:【1】モル分率

混合気体の物質量に対する特定の気体の物質量の割合をモル分率という。

※モル分率について詳しくは分圧・全圧・モル分率を参照

問3

体積が一定の容器に、一定温度で0.30molの水素H2と0.60molの酸素O2を入れたところ、容器内の気体の圧力は6.0×105Paとなった。このときのH2とO2の分圧をそれぞれ求めよ。
【問3】解答/解説:タップで表示
解答:PH2:2.0×105Pa PO2:4.0×105Pa

先ほどの公式を使おう。

\[
P_{A}=P_{全}×\frac{ n_{A} }{ n_{A}+n_{B} }
\]

まずは水素の分圧PH2を求める。

\[
\begin{align} P_{H_{2}}&=P_{全}×\frac{ n_{H_{2}} }{ n_{H_{2}}+n_{O_{2}} }\\
&=6.0×10^{5}×\frac{ 0.30 }{ 0.30+0.60 }\\
&=2.0×10^{5}(Pa)\end{align}
\]

次に酸素の分圧PO2を求める。

\[
\begin{align}P_{O_{2}}&=P_{全}×\frac{ n_{O_{2}} }{ n_{H_{2}}+n_{O_{2}} }\\
&=6.0×10^{5}×\frac{ 0.60 }{ 0.30+0.60 }\\
&=4.0×10^{5}(Pa)\end{align}
\]

※分圧・全圧について詳しくは分圧・全圧・モル分率を参照

問4

体積8.3Lの容器に0.20molの水素H2と0.30molの窒素N2を入れて27℃にした。このときの混合気体の全圧、またH2とN2の分圧をそれぞれ求めよ。(気体定数R=8.3×103とする)
【問4】解答/解説:タップで表示
解答:P:1.5×105Pa PH2:6.0×104Pa PN2:9.0×104Pa

まずは、気体の状態方程式を使って全圧を求める。

\[
\begin{align} PV&=nRT\\
P&=\frac{ nRT }{ V }\\
&=\frac{ 0.50×8.3×10^{3}×(27+273) }{ 8.3 }\\
&=1.5×10^{5}(Pa) \end{align}
\]

次に、全圧にH2とN2それぞれのモル分率をかけることで分圧を求める。

\[
\begin{align}P_{H_{2}}&=P_{全}×\frac{ n_{H_{2}} }{ n_{H_{2}}+n_{N_{2}} }\\
&=1.5×10^{5}×\frac{ 0.20 }{ 0.20+0.30 }\\
&=6.0×10^{4}(Pa) \end{align}
\]
\[
\begin{align}P_{N_{2}}&=P_{全}×\frac{ n_{N_{2}} }{ n_{H_{2}}+n_{N_{2}} }\\
&=1.5×10^{5}×\frac{ 0.30 }{ 0.20+0.30 }\\
&=9.0×10^{4}(Pa) \end{align}
\]

※分圧・全圧について詳しくは分圧・全圧・モル分率を参照
※気体の状態方程式について詳しくは気体の状態方程式(単位・導出・計算問題の解き方など)を参照

関連:計算ドリル、作りました。

化学のグルメオリジナル計算問題集「理論化学ドリルシリーズ」を作成しました!

モル計算や濃度計算、反応速度計算など入試頻出の計算問題を一通りマスターできるシリーズとなっています。詳細は【公式】理論化学ドリルシリーズにて!


著者プロフィール

・化学のグルメ運営代表
・高校化学講師
・薬剤師
・デザイナー/イラストレーター

数百名の個別指導経験あり(過去生徒合格実績:東京大・京都大・東工大・東北大・筑波大・千葉大・早稲田大・慶應義塾大・東京理科大・上智大・明治大など)
2014年よりwebメディア『化学のグルメ』を運営
公式オンラインストアで販売中の理論化学ドリルシリーズ・有機化学ドリル等を執筆

著者紹介詳細