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分圧・全圧・モル分率【高校化学・化学基礎一問一答】
問1
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。
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問2
気体Aの分圧と気体Bの分圧を合わせた、混合気体の圧力を【１】という。
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問3
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【１】という。
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問4
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。
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解答：PH2：2.0×105Pa PO2：4.0×105Pa
次の公式を用いる。
\[ P_{A}=P_{全}×\frac{ n_{A} }{ n_{A}+n_{B} } \]
まずは、水素の分圧PH2を求める。
\[ \begin{align} P_{H_{2}}&=P_{全}×\frac{ n_{H_{2}} }{ n_{H_{2}}+n_{O_{2}} }\\
&=6.0×10^{5}×\frac{ 0.30 }{ 0.30+0.60 }\\
&=2.0×10^{5}(\mathrm{Pa})\end{align} \]
次に酸素の分圧PO2を求める。
\[ \begin{align}P_{O_{2}}&=P_{全}×\frac{ n_{O_{2}} }{ n_{H_{2}}+n_{O_{2}} }\\
&=6.0×10^{5}×\frac{ 0.60 }{ 0.30+0.60 }\\
&=4.0×10^{5}(\mathrm{Pa})\end{align} \]
参考：分圧・全圧・モル分率
問5
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）。
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解答：P全：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。
\[ \begin{align} PV&=nRT\\
P&=\frac{ nRT }{ V }\\
&=\frac{ 0.50×8.3×10^{3}×(27+273) }{ 8.3 }\\
&=1.5×10^{5}(\mathrm{Pa}) \end{align} \]
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。
\[ \begin{align}P_{H_{2}}&=P_{全}×\frac{ n_{H_{2}} }{ n_{H_{2}}+n_{N_{2}} }\\
&=1.5×10^{5}×\frac{ 0.20 }{ 0.20+0.30 }\\
&=6.0×10^{4}(\mathrm{Pa}) \end{align} \]
\[ \begin{align}P_{N_{2}}&=P_{全}×\frac{ n_{N_{2}} }{ n_{H_{2}}+n_{N_{2}} }\\
&=1.5×10^{5}×\frac{ 0.30 }{ 0.20+0.30 }\\
&=9.0×10^{4}(\mathrm{Pa}) \end{align} \]
参考：分圧・全圧・モル分率
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