質問: ビーカーAに塩化ナトリウム1.46gを、ビーカーBにグルコース7.20gを入れ、それぞれに水100gを加え溶かす。 それぞれを密閉された容器に入れ、連結コック付きの管で繋げる。 連結コックを閉じた状態で放置した後に連結コックを開いた状態で放置し、平衡に到達させた。 Na=23.0 Cl=35.5 グルコース=180 密閉された容器内の気相中での水の量は無視できるとする。 また、NaClは完全に電離する。 問1 連結コックを開いたときの水蒸気の移動する方向はA→B、B→Aのどちらか 問2 長時間放置して平衡に達したときのビーカーAに入っている溶液の総質量を求めよ 回答解説よろしくお願い致します。考えてもまるで分かりません・・・
回答: 問1 A,Bの各ビーカーに含まれる溶質の物質量は A:(1.46[g])/{(23+35.5)[g/mol]} =0.024957・・・ ≒0.02496 mol B:(7.20[g])/(180[g/mol]) =0.04000 mol ここで、A,Bの各ビーカーには溶媒である水が同量入っているので、蒸気圧降下の大きさは、全溶質の物質量(電解質の場合、電離後を考えるということ!)が大きくなるほど大きくなる。 さて、A,Bの各ビーカーの全溶質の物質量は、 A:0.02496・2=0.04992 mol(∵NaCl→Na++Cl-) B:0.04000 mol したがって、蒸気圧が高いビーカーBから低いビーカーAへ、水蒸気が移動する。 ∴B→A 問2 問1の結果から 最終的なA,Bの各ビーカーの水の量は、 A,Bの各ビーカーに含まれる水量の合計である100g・2=200gを0.04992:0.04000⇔4.992:4に配分した量となる。 したがって、求める総質量は 1.46+200・{4.992/(4.992+4)} =112.49・・・ ≒112 g (113gでも誤差の範囲内な気がします。) このような問題は、希薄溶液の性質,蒸気圧降下に関する結構有名なネタなんですよ。東京工大,順天堂大学医学部なんかで類問が出てますし。。。 このような問題では、すべての液の蒸気圧が同じになるまで溶媒が移動するのがポイントです。 たしかにネタを知っていないと、まるで分らないような問題ですよね。