【問題】 2022 大阪教育大学 2/25,前期 教育 必要ならば、次の原子量または定数の値を用いよ。 J H=1.0, Cl=35.5, C=12.0, N=14.0, 0=16.0, Cu=64.0 Na=23.0,S=32.0, 気体定数 R=8.31×103 Pa・L/(K・mol) 図1に示した気体密度測定装置を用いて,シクロヘキサンの分子量を測定する実験を 1.00×10p aで行った。以下にはその際の実験方法と結果を記している。これらに関する次の問1~3に答えよ。 ただし、気体は理想気体として取り扱うものとし、熱によるフラスコの勝は無視できるものとする。 ⑥フラスコをビーカーから取り出したのち、このフラスコを冷やしてシクロヘキサンを液化させた。 フラスコが室温まで冷えてから、表面の水をよく拭き取った。 ⑦ アルミニウム箔と輪ゴムを付けたまま, フラスコ全体の質量[g]を電子天秤で 0.01g の桁まで (8 正確に測定した。測定後にアルミニウム箔と輪ゴムをはずして, シクロヘキサンを回収した。 ⑧ フラスコに水をいっぱいに満たし、その水をすべてメスシリンダーに移して体積 KL]を測定した。 ⑨ 結果は以下の通りであった。 a=134.72g, b=135.72g, t=97.0℃, V=0.375L 問1 下線部(ア)の操作を行う際、 安全に実験を行う上で気をつけなくてはならない点を1つ答えよ。 アルミニウム箔 かき混ぜ器 温度計 水 1 クランプ シクロヘキサン 沸騰石 図1 問2 この実験から得られるシクロヘキサンの分子量Mを,問題文中の a,bや気体定数Rなどの記 号を用いて式で表せ。 なお、 ⑥におけるシクロヘキサンの蒸気圧, ならびに液化したシクロヘキサン の体積は無視するものとする。 [実験方法と結果] ① 丸底フラスコの口に, 小さな穴をあけたアルミニウム箔を取り付け、輪ゴムで固定した。 アルミニ ウム箔を取り付けたフラスコの質量 a[g]を、電子天秤で0.01g の桁まで正確に測定した。 ② アルミニウム箔と輪ゴムをはずし、シクロヘキサンを駒込ピペットで約3mLはかり取り, フラスコ の中に入れた。このフラスコに, はずしたアルミニウム箔と輪ゴムを再び取り付けた。 ③図1のようにビーカーを金網の上にのせ、クランプでフラスコの高さを調節し、スタンドに固定し たのち,ビーカーに水を入れた。 ビーカーの水に沸騰石を数個入れた。 ④ (ア)ガスバーナーに点火して、 ビーカーの水を加熱した。 ⑤ビーカーの水の温度が100℃に近づいてきたら, ガスバーナーの火を弱めて、フラスコ内のシク ロヘキサンの量をよく確認し、シクロヘキサンが完全に蒸発してフラスコ内の空気がすべて追い出 されたあと、ガスバーナーの火を消し加熱をやめた。このときのビーカーの水温 [℃]を測定した。 ここで, フラスコ内の温度はこのとき測定した水温と等しいものとする。 問3 この実験から得られたシクロヘキサンの分子量 Mを、 有効数字3桁で答えよ。