高校化学

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5分で解ける!物質の状態と平衡(テスト6、第1問)に関する問題

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5分で解ける!物質の状態と平衡(テスト6、第1問)に関する問題

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この動画の問題と解説

問題

一緒に解いてみよう
演習1

高校化学 物質の状態と平衡28 ポイント1 答えなし

解説

これでわかる!
問題の解説授業
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今回は確認テストです。
実際に問題を解きながら、これまでの内容を復習していきましょう。

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演習1は、水に溶けている酸素の質量を求める問題です。
そのためには、水に溶けている 酸素の物質量 から考えていきましょう。

気体が溶ける量は、その気体の圧力に比例

高校化学 物質の状態と平衡28 ポイント1 答えなし

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水に溶けている気体の量については、どのような考え方を使うか覚えていますか?
ヘンリーの法則 でしたね。
一定量の溶媒に溶ける気体の質量(物質量)は、その 気体の圧力(分圧)に比例 するのでした。
つまり、ある圧力における溶解量がわかれば、他の圧力における溶解量を求めることができるのです。

特定の気体の溶解量を求めるとき、全圧ではなく分圧に注目

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ただし、今回注意しなければならないのは、 「その気体の圧力(分圧)」 という部分です。
今回の問題で水と接しているのは、空気です。
そして、空気は窒素と酸素の混合物と考えることになっていますね。
つまり、 空気全体の全圧ではなく、酸素の分圧を考える必要がある のです。
まずは、空気中の酸素の分圧を求めましょう。

分圧については、ドルトンの分圧の法則

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みなさんは、 分圧 の求め方を覚えていますか?
このときに使うのは、 ドルトンの分圧の法則 です。
体積比が窒素:酸素=4:1 なので、 物質量比も窒素:酸素=4:1 です。
よって、酸素の分圧は、次のように求められます。
 1.0×105Pa×1/5=0.2×105Pa
よって、酸素の分圧は、 0.2×105Pa となります。

ヘンリーの法則は、単なる比例の計算

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あとは、 ヘンリーの法則 を使って、水に溶けている 酸素の物質量 を求めましょう。
まず、20℃、1.0×105Paにおいては、酸素は1.4×10-3mol溶けました。
この圧力を、0.2×105Paに変えたときの物質量を求めます。
単なる比例の計算ですね。
 1.4×10-3mol×(0.2×105Pa)/(1.0×105Pa)=2.8×10-4mol
よって、酸素の物質量は、 2.8×10-4mol です。

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最後に、 物質量を質量に なおしましょう。
酸素の分子量は32なので、求める質量は次の通りです。
 2.8×10-4mol×32=8.96×10-3g
これを有効数字二桁に直すと、 9.0×10-3g となります。

高校化学 物質の状態と平衡28 ポイント1 答えあり
物質の状態と平衡(テスト6、第1問)
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