物質の状態と気体（知識）の問題

気体の法則と気体の状態方程式 $PV=nRT$（$P$: 圧力、$V$: 体積、$n$: 物質量、$R$: 気体定数、$T$: 絶対温度）に関する記述として正しいものを、次のア〜カからすべて選べ。ただし、気体はすべて理想気体とみなす。

• ア　物質量と温度が一定のとき、気体の体積を 2 倍にすると、圧力も 2 倍になる。
• イ　物質量と圧力が一定のとき、気体の体積はセルシウス温度 $t$ に比例する。
• ウ　同温・同圧で同じ体積の気体には、気体の種類によらず同じ数の分子が含まれる。
• エ　物質量と体積が一定のとき、気体の圧力は絶対温度に比例する。
• オ　温度と圧力が一定のとき、気体の密度は、その気体のモル質量に比例する。
• カ　気体定数 $R$ の値は、気体の種類によって異なる。

次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、下のア〜エから 1 つ選べ。

同温・同圧のもとで同じ体積を占める気体には、気体の種類によらず（ a ）の分子が含まれる。この法則とボイル・シャルルの法則をまとめると、気体の状態方程式 $PV=nRT$ が得られる。この式の気体定数 $R$ の値は、気体の種類に（ b ）。

• ア　a 分子量に比例した数、b よって異なる
• イ　a 同じ数、b よって異なる
• ウ　a 分子量に比例した数、b よらず一定である
• エ　a 同じ数、b よらず一定である

亜鉛に希硫酸を加えて発生させた水素を、水上置換でメスシリンダーに捕集した。十分に時間がたってから、メスシリンダー内の水面と外の水面の高さを一致させた。このとき、メスシリンダー内の気体は水素と水蒸気の混合気体であり、水蒸気は水と気液平衡にある（飽和している）ものとする。メスシリンダー内の気体について述べた記述として正しいものを、次のア〜オから 1 つ選べ。ただし、気体はすべて理想気体とみなし、水素の水への溶解は無視する。

• ア　水素の分圧は、大気圧と等しい。
• イ　水蒸気の分圧は、そのときの温度における水の飽和蒸気圧に等しく、捕集した水素の量によらない。
• ウ　水温を上げても、水蒸気の分圧は変わらない。
• エ　水素と水蒸気の物質量の比は、それぞれの分子量の比に等しい。
• オ　気体中の水素のモル分率は、水素の分圧を水の飽和蒸気圧で割った値に等しい。

互いに反応しない 2 種類以上の気体を 1 つの容器に入れた混合気体について考える。混合気体と分圧に関する記述として最も適当なものを、次のア〜オから 1 つ選べ。ただし、気体はすべて理想気体とみなし、容器内で液体は生じないものとする。

• ア　同じ容器に同じ物質量ずつ入れた成分気体では、分子量の大きい気体ほど分圧が大きい。
• イ　温度と容器の体積を一定に保ったまま、どの成分とも反応しない別の気体を加えると、もとからあった成分気体の分圧は小さくなる。
• ウ　温度と容器の体積が一定のとき、各成分気体の分圧の比は、それぞれの物質量の比に等しい。
• エ　温度を一定に保ったまま容器の体積を 2 倍にすると、各成分気体の分圧は小さくなり、各成分気体のモル分率も小さくなる。
• オ　同温・同圧で測った各成分気体の体積の割合（体積百分率）は、各成分気体のモル分率とは異なる値になる。

実在気体は、分子間力がはたらくことと、分子自身が体積をもつことのために、理想気体の状態方程式 $pV=nRT$ に完全には従わない。

一定量のある実在気体について、温度と圧力の条件を変えたとき、そのふるまいが理想気体に最も近くなる条件として最も適当なものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。ただし、どの条件でも気体は凝縮せず、気体のままであるとする。

• ア　低温・高圧
• イ　高温・低圧
• ウ　低温・低圧
• エ　高温・高圧