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杏林大学化学2013年第3問

次の文章を読み、問いに答えよ。[解答欄
  • 問1 シリンダーとピストンからなる装置があり、気体の体積が変わるとピストンの位置がスムースに移動するようになっている。
    kyorin-2013-chemistry-3-1

    理想気体であるA3B6は、常温付近で、解離して理想気体AB2を生じ、次のように平衡を保って混合気体になる。

    A3B63AB2

    実験1:純粋な理想気体A3B6n molをシリンダーに入れ、温度27℃、圧力1.0×105Paの状態に保ち放置した。

    実験2:実験1の後、温度27℃に保ったまま、気体の体積が半分になる位置までピストンを移動させた。

    • [1] 実験1でA3B6をシリンダーに入れ、十分に時間が経過した後、ピストンの位置は、A3B6を入れた直後と比べてどうなったか。最も適切なものを次の(1)~(3)の中から一つ選べ。
      • (1)上に移動した
      • (2)下に移動した
      • (3)かわらなかった
    • [2] 実験1で十分に時間が経過した後、各物質のモル濃度を[A3B6][AB2]と表すと、濃度平衡定数Kcはどう示されるか。最も適切なものを次の(1)~(9)の中から一つ選べ。
      • (1)3[AB2][A3B6]
      • (2)27[AB2][A3B6]
      • (3)3[AB2]2[A3B6]
      • (4)[AB2]3[A3B6]
      • (5)9[AB2]3[A3B6]
      • (6)27[A3B6][AB2]
      • (7)3[A3B6][AB2]2
      • (8)[A3B6][AB2]3
      • (9)9[A3B6][AB2]3
    • [3] 実験1での解離度(分解した割合)をα(0a1)、気体の体積をV Lとする。解離度と気体の体積を用いて、濃度平衡定数Kcはどのように表せるか。最も適切なものを次の(1)~(9)の中から一つ選べ。
      • (1)6α3V21+α
      • (2)9α3n(1+α)V2
      • (3)3αn(1+2α)V
      • (4)27α3V(1+2α)n
      • (5)α3V(1+α)n2
      • (6)9α(1α)3nV2
      • (7)27α3n2(1α)V2
      • (8)3α2n(1α)V
      • (9)3αV(12α)3n2
    • [4] 実験1でのA3B6の分圧PA3B6AB2の分圧PAB2の値は、αを用いるとどのように表せるか。に最も適切な式を下記のそれぞれの(1)~(9)の中から一つずつ選べ。 PA3B6=×105Pa PAB2=×105Pa
      • (1)1αα
      • (2)1+2α2α
      • (3)1α2α
      • (4)3α12α
      • (5)α12α
      • (6)1α1+α
      • (7)1α1+2α
      • (8)α1+2α
      • (9)12α1+2α
      • (1)1+2αα
      • (2)1α2α
      • (3)1+α2α
      • (4)3α+112α
      • (5)α112α
      • (6)2α1+α
      • (7)12α1+2α
      • (8)3α1+2α
      • (9)2α11+2α
    • [5] 気体反応の場合は、濃度より圧力の方が測定しやすいため、反応に関わる気体の分圧で計算される圧平衡定数Kpが用いられる。実験1の圧平衡定数Kpはどのように表せるか。最も適切なものを次の(1)~(9)の中から一つ選べ。
      • (1)9α3(1+2α)(1α)2×1010
      • (2)9(1+2α)×105α(1α)2
      • (3)27(1+2α)2α3(1α)×105
      • (4)(1+α)(12α)23α3×1015
      • (5)(1α)(12α)×10106α2
      • (6)(1α)3(1+2α)2×1059α
      • (7)3α3(1α)×105(1+2α)2
      • (8)9α(1α)(1+2α)2×1015
      • (9)27α3×1010(1α)(1+2α)2
    • [6] 実験2の解離度αの値は実験1と比べてどうなったか。次の(1)~(3)の中から最も適切なものを一つ選べ。
      • (1)小さくなった
      • (2)大きくなった
      • (3)かわらなった
  • 問2 3つの耐圧容器A、B、Cが、コックⅰとコックⅱのついた管でつながった装置がある。コックⅰとコックⅱを閉じたままで、容器Aの容積は5L、Bは2L、Cは3Lであり、容器同士をつなぐ管の容積は無視できるものとする。気体はすべて理想気体とみなし、27℃の水の蒸気圧は3.6×103Pa、気体の水(液体)への溶解、液体の体積は無視できるものとする。
    kyorin-2013-chemistry-3-2

    コックⅰとコックⅱを閉じたままで、容器Aにメタンを9.0×102mol、容器Bにアルゴンを4.0×102mol、容器Cに酸素を9.0×102mol封入した。

    実験3:コックⅰを開いて、容器Aと容器B内の圧力が一定になるまで放置した。その間、装置全体の温度は27℃に保った。

    実験4:実験3のあとコックⅱを開き、全体が一定の圧力になるまで放置した。その後、適切な方法で点火し、反応できる量のメタンを完全燃焼させた。冷却した後、装置全体を27℃に保った。

    • [1] 実験3の際のアルゴンの分圧はいくらか。に入る適切な数値をマークし、には符号を次の(1)と(2)の中から一つ選べ。
      • .×10 Pa
        • 符号
        • (1)-
        • (2)+
    • [2] 実験4の最後での全圧は何Paか。に入る適切な数値をマークし、には符号を次の(1)と(2)の中から一つ選べ。
      • .×10 Pa
        • 符号
        • (1)-
        • (2)+