51〈分子量の測定>✓ ★★ 体の蒸気密度を求め, 理想気体の状態方程式から分子量を求めることができる。 次の 右下図は,揮発性液体の分子量を測定するための装置である。 この装置を用いて気 (a)~(e)の実験操作を読み,以下の各問いに答えよ。 (a)乾燥した容積100mLのピクノメーターを, 栓をつけたまま秤量したら, 30.000gあった。 (b)次に,約1gの液体試料をピクノメーター に入れ、97℃に保った湯浴に右図のように 首のところまで浸した。 ケ (c) 液体試料がすべて蒸発してからさらに2~ 沸騰石 3分そのまま放置したのち, ピクノメーター を湯から取り出し、室温まで手早く冷やした。 (d)容器のまわりの水をよくふき取り、栓を入 温度計 ピクノメーターの栓 付けたままピクノメーターを秤量したところ, 30.494gであった。 (e)この実験は, 27℃, 1.0 × 10 Paの大気中で行った。 M ピクノメーター 用スタンド ーピクノ メーター (100mL) 水 (97°C) (1) 気体の状態方程式PV=RTから,分子量Mと気体の密度d 〔g/L] を求める 式を書け。 ただし, P, V, w, Mはそれぞれ気体の圧力, 体積,質量,分子量を表 し,Tは絶対温度, Rは気体定数とする 。 (2)液体試料の分子量を求めよ。ただし、室温での液体の蒸気圧は無視して考えよ。 (3)27℃におけるこの液体試料の飽和蒸気圧を1.2 × 10Pa, 27℃, 10 × 10Paでの空気 量の密度を1.1g/L とすると,この液体試料の分子量はいくらになるか。(信州 )

(3)27℃に冷却したとき, この液体試料の蒸気圧 が 1.2×10 Paであるということは, 1.2×10Pa, 100mL 分の空気がピクノメーターから追い出され A たことになる。したがって,この空気の質量分の補 正が必要となる。(最初, ピクノメーターには 1.0 × 10 Paの空気が入った状態で秤量したので,最後で も、ピクノメーター内に 1.0×10 Paの空気が入っ た状態で秤量しておかないと, 正しい試料蒸気の質 量は求められない。 09.01 補正すべき空気の質量は, 1 液体の ほうわ.2×104 100 × ×1.1≒0.013 [g] 1.0 × 105 1000 よって、ピクノメーターを満たした蒸気の質量は, 0.494+0.013=0.507[g] これを気体の状態方程式に代入する。 0.507 1.0×10×0.100= ×8.3×10°×370 M' ∴.M' = 155.6≒156