91 下の表は,水に対する気体の溶解度を表したものであり,それそぞれの数値は1.013 ×10°Paにおける水1Lに溶ける気体の体積[mL] を標準状態に換算したものである。これ について,次の問1~3に答えよ。標準状態の気体のモル体積を22.4L/molとし,計算値は 小数点第1位まで求めよ。 また, 気体は理想気体とし, ヘンリーの法則が成り立つものとする。 問1 表中のa, b, cは, 0℃, 20℃, 50 | 温度[℃] ℃のいずれかを示している。0℃は, ど の記号に該当するか。 問2 0℃, 4.052×10Paの水素が水200mL に接しているとき,この水に溶けている水素の体積は, この条件下で何mLか。 問3 窒素と酸素の体積比が4:1である空気が, 20℃, 1.013×10°Paで水1Lと接している とき,この水に溶けている酸素のモル濃度 [mol/L] を求めよ。 水素 窒素 酸素 a 16 11 21 b 18 15 31 C 21 23 49 (藤田保健衛生大(医)) 3分

90 問1(i)~()の比例定数をん,k, k。とす 呉差が生じる) -ペンタ)ー。 s.H. Oからな。 16.8 (mol] ×22400 mL 1.013×10°(Pa) 4.052×10(Pa] 22400 A 問題 |=42(mL) mol人 mL (0℃,1.013×10Pa) mbfoe, 1052×10Pa) ると、 (i)Na=k,P (i)Na=k,C ()m=k;C となる。 平衡状態では Nx=Na なので, kP=k.C 問3 20℃ で酸素は1.013× 10Paのとき水1Lに 31 -mol溶ける。空気はN2とO2の物質量比が 4:1 22400 なので,酸素分圧は 1.013×10°x,Pa である。 1 4+1 ヘンリーの法則より, 酸素のモル濃度は、 k。 これと(道)より, m=k,xp kks 式(1)と比較すると, k=- 問2 気体の分子量をMとすると,溶解した気体の 体積は状態方程式より,次のように表すことがで きる。 と表せる。 k。 1.013×10°× [Pa 31 22400 -=2.76×10-[mol/L] 1.013×10°(Pa) 92 1:12:100 コロイド粒子は光を散乱し, 光った点として 観測される。熱運動をしている溶媒分子がいろいろ な方向からコロイド粒子に衝突するので, 光った点 は不規則に動く。 解説 一般に直径が1nm~100nm程度の粒子をコロ イド粒子という。下線部は, ブラウン運動について 説明する。 m RT Po= ここに式(1)を代入すると, kP -RT よって,v= M kRT M Pv= むはPによらず一定となる。 問3 全圧をP 溶けているXの質量をmx, Yの質 量をm,とする。また, 式(1)での比例定数をXにつ いてk, Yについてyとすると, mは分圧に比例す るので、 は18㎡L/md. 93 問1 (ア) 6 (イ) (ウ)② 問2 解説 コロイドは, コロイド粒子とコロイド粒子を 均一に分散させる物質からなる。 前者を分散質, 後 者を分散媒という。 流動性をもつコロイドをゾル, ゾルが固化して流 動性を失ったものをゲルという。 問1(ア) 霧は空気を分散媒とし、水が分散質である。 よって,6となる。 分散媒が気体のコロイドを エーロゾルという。 (イ)牛乳は水を分散媒とし、 乳脂肪が主な分散質 である。 よって, ⑤となる。 ⑤のようなものは乳濁液(エ マルション)という。 (ウ)墨汁は水を分散媒とし, 炭素が分散質である。 よって, ② となる。 ②のようなものは懸濁液(サ スペンション)という。 なお,Dの代表例に着色グラス,③の代表例に煙。 のの代表例にゼリー, ⑦の代表例にスポンジ、 ③の 代表例に泡がある。 問2 9のような気体どうしの組み合わせでは, 分 子の拡散によって, 最終的には均一な混合気体とな my=k P) となる。 x+y これらより,mx:my=kyx: k,y となりなとん,が 異なるから,mxとm,の比が x:y にはならない。 問4 アンモニアのように, 水によく溶ける気体 は、問1の(i)が成り立たず, ヘンリーの法則は成 り立たない。 91 問1c 問2 4.2mL 問3 2.8×10~mol/L 解説 問1 気体の溶解度は, 温度が高くなると小 さくなる。よって温度は, a (50℃), b(20℃), c(0℃) 問2 0℃ で水素は1.013×10Paのとき, 水1Lに , 木 764 21 mol溶ける。ヘンリーの法則より, 今回の条 22400 件では、 21 -X 22400 4.052×10°(Pa) 1.013×10°(Pa) 200 [mL (水)] 1000[mL(水)) 16.8 (mol] が溶解する。 22400 る。 これを,0℃,4.052×10°Paでの体積に換算すると, ポイルの法則より, 第1章 理論化学