質問: 化学iiの問題です 分からない問題です。 途中式も詳しくお願いします。 問、温度一定で3.0×10^5paの一酸化炭素3,0lと2,0×10^5paの酸素3,0lを、体積が5,0lの容器に入れた。 (1),混合した気体中の一酸化炭素と酸素の分圧および混合気体の全圧を求めよ。 (2),この混合気体中に点火して燃焼させた後、もとの温度に戻した。燃焼後の混合気体の全圧、および存在している各気体の分圧を求めよ。
回答: (1) 混合前の一酸化炭素のモル数をn1、圧力をp1、同様に酸素についてn2、p2とし、温度をt、体積(3l)をvとします。するとそれぞれについて気体の状態方程式 p1*v=n1*r*t p2*v=n2*r*t が成り立ちます。これらより両者のモル数は n1=p1*v/r/t ・・・(あ) n2=p2*v/r/t ・・・(い) となるので、次に混合後の全圧をpとして気体の状態方程式を立ててやります。 p*(5v/3)=(n1+n2)*r*t これに上記の(あ)および(い)、そしてv=3lを代入してやると 5p=3p1+3p2 p=3(p1+p2)/5 となります。 二つの成分の分圧は全圧をモル数に従って比例分配してやれば出ます。(あ)と(い)を比較すると n1:n2=3:2 になりますね。 (2) 一酸化炭素の燃焼の化学反応式は 2co + o2 → 2co2 です。点火前の気体の組成(モル分率)は 一酸化炭素:0.6 酸素:0.4 だったので、点火に伴って 一酸化炭素:全量消費される →ゼロ 酸素:もとあった一酸化炭素の1/2量だけ消費される → 0.1 ・・・(う) 二酸化炭素:消費された一酸化炭素と等モル生成する → 0.6 ・・・(え) なので、合計のモル数が点火前の70%に減っていることが判ります。気体の状態方程式より体積&温度一定の条件では圧力はモル数に比例するので、 (1)で求めたpに0.7を掛けたものが燃焼後の全圧になります。この全圧を(う)および(え)に従って比例分配すると酸素と二酸化炭素の分圧が出ます。