杏林大学化学2013年第3問
次の文章を読み、問いに答えよ。[解答欄ア~ソ]
- 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。
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。
A3B6⇄3AB2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。ア
- (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。イ
- (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(0≦a≦1)、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。ウ
- (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(1−α)3nV2
- (7)27α3n2(1−α)V2
- (8)3α2n(1−α)V
- (9)3αV(1−2α)3n2
- [4] 実験1でのA3B6の分圧PA3B6、AB2の分圧PAB2の値は、αを用いるとどのように表せるか。エ、オ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=エ×105Pa
PAB2=オ×105Pa
エ
- (1)1−αα
- (2)1+2α2α
- (3)1−α2α
- (4)3α1−2α
- (5)α1−2α
- (6)1−α1+α
- (7)1−α1+2α
- (8)α1+2α
- (9)1−2α1+2α
- (1)1+2αα
- (2)1−α2α
- (3)1+α2α
- (4)3α+11−2α
- (5)α−11−2α
- (6)2α1+α
- (7)1−2α1+2α
- (8)3α1+2α
- (9)2α−11+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。カ
- (1)9α3(1+2α)(1−α)2×1010
- (2)9(1+2α)×105α(1−α)2
- (3)27(1+2α)2α3(1−α)×105
- (4)(1+α)(1−2α)23α3×1015
- (5)(1−α)(1−2α)×10106α2
- (6)(1−α)3(1+2α)2×1059α
- (7)3α3(1−α)×105(1+2α)2
- (8)9α(1−α)(1+2α)2×1015
- (9)27α3×1010(1−α)(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。キ
- (1)小さくなった
- (2)大きくなった
- (3)かわらなった
- [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。ア
- 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。
コックⅰとコックⅱを閉じたままで、容器Aにメタンを9.0×10−2mol、容器Bにアルゴンを4.0×10−2mol、容器Cに酸素を9.0×10−2mol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。ク、ケ、サに入る適切な数値をマークし、コには符号を次の(1)と(2)の中から一つ選べ。
- ク.ケ×10コサ Pa
- 符号
- コ
- (1)-
- (2)+
- [2] 実験4の最後での全圧は何Paか。シ、ス、ソに入る適切な数値をマークし、セには符号を次の(1)と(2)の中から一つ選べ。
- シ.ス×10セソ Pa
- 符号
- セ
- (1)-
- (2)+
- [1] 実験3の際のアルゴンの分圧はいくらか。ク、ケ、サに入る適切な数値をマークし、コには符号を次の(1)と(2)の中から一つ選べ。