物質の状態と気体（知識）の問題

純粋な液体の蒸気圧と沸騰に関する記述として正しいものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。ただし、気体はすべて理想気体とみなし、液体には気体が溶けないものとする。

• ア　密閉容器内で、ある温度で液体とその蒸気が気液平衡にあるとき、液体の蒸気圧は、容器内に残っている液体の量が多いほど大きい。
• イ　密閉容器内で液体とその蒸気が気液平衡にある。温度を一定に保ったまま容器の体積を大きくし、液体が残った状態で十分に時間がたって再び気液平衡になったとき、液体の蒸気圧は体積を大きくする前より小さい。
• ウ　液体は、その蒸気圧が外圧と等しくなる温度で沸騰するので、外圧（大気圧）の低い高山では水の沸点は低くなる。
• エ　同じ温度で比べると、分子間力の大きい液体ほど蒸気圧は大きい。
• オ　密閉容器内で液体とその蒸気が気液平衡にある。温度を一定に保ったまま、容器の体積を変えずに窒素を加えて全圧を高くし、液体が残った状態で十分に時間がたって再び気液平衡になったとき、容器内の蒸気の分圧（液体の蒸気圧）は窒素を加える前より大きい。

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。

圧力を $1.013\times 10^5\text{Pa}$ に保ったまま、$-20{}^{\circ }\text{C}$ の氷に単位時間あたり一定の熱量を加え続けると、氷はやがて融解して水になり、さらに加熱を続けると水は沸騰して、すべて水蒸気になった。この加熱の過程と、水の状態変化に関する記述として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　氷が融解している間は、加えた熱が分子の熱運動を激しくすることに使われるので、温度は上昇し続ける。
• イ　水が沸騰している間に加えた熱は、分子間にはたらく引力に逆らって分子どうしを引き離すことに使われるので、温度は $100{}^{\circ }\text{C}$ のまま変わらない。
• ウ　同じ物質量の水について比べると、液体の水をすべて気体にするのに必要な熱量（蒸発熱）は、氷をすべて液体にするのに必要な熱量（融解熱）より小さい。
• エ　加熱をやめたあと、$100{}^{\circ }\text{C}$ の水蒸気が凝縮して $100{}^{\circ }\text{C}$ の水になるときには、周囲から熱を吸収する。
• オ　液体の水では、分子は互いの位置を変えることなく、決まった位置で振動しているだけである。

なめらかに動くピストンのついた容器の中を真空にしてから、少量の水を入れ、容器全体を $50{}^{\circ }\mathrm{C}$ に保った。十分に時間がたつと、容器内では液体の水と水蒸気が気液平衡の状態になった。容器内には水と水蒸気以外の物質はないものとする。

この状態から、温度を $50{}^{\circ }\mathrm{C}$ に保ったまま、ピストンをゆっくり引いて容器の体積を大きくした。体積を大きくしたあとも容器内には液体の水が残っており、再び気液平衡の状態になった。このときの容器内の圧力について述べた記述として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　体積を大きくした割合に反比例して、もとの圧力より小さくなる。
• イ　もとの圧力より小さくなるが、体積に反比例するほどには小さくならない。
• ウ　もとの圧力と同じ値になる。
• エ　もとの圧力より大きくなる。
• オ　液体の水の量が減ったぶんだけ、もとの圧力より小さくなる。

液体の沸騰と外圧（液面にかかる大気などの圧力）に関する記述として正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

• ア　高い山の山頂のように外圧が $1.013\times 10^5\mathrm{Pa}$ より低い所では、水の沸点は $100{}^{\circ }\mathrm{C}$ より高くなる。
• イ　圧力鍋の中のように外圧が $1.013\times 10^5\mathrm{Pa}$ より高い所では、水の沸点は $100{}^{\circ }\mathrm{C}$ より低くなる。
• ウ　液体を加熱していくと、液体の蒸気圧が外圧と等しくなる温度で沸騰が起こる。
• エ　同じ外圧のもとでは、同じ温度での蒸気圧が大きい液体ほど、沸点は高い。