物質の状態と気体（知識）の問題

純物質の状態図（横軸に温度、縦軸に圧力をとり、各温度・圧力でどの状態が安定かを示した図）には、固体と液体の境界を表す融解曲線、液体と気体の境界を表す蒸気圧曲線、固体と気体の境界を表す昇華圧曲線の 3 本の曲線がある。この 3 本の曲線は 1 つの点で交わっており、その点の温度・圧力では、固体・液体・気体の 3 つの状態が同時に共存して平衡状態にある。

このように 3 本の曲線が交わり、固体・液体・気体が共存する点を何というか。漢字で答えよ。

純物質の状態図（温度を横軸、圧力を縦軸にとり、固体・液体・気体のどの状態が安定かを示した図）では、液体と気体の境界を表す蒸気圧曲線は、高温・高圧側のある点で途切れている。この点の温度・圧力より高い温度・圧力では、液体と気体の区別がつかなくなる。

蒸気圧曲線の高温・高圧側の端にあたるこの点を何というか。漢字で答えよ。

横軸に温度、縦軸に圧力をとり、物質が固体・液体・気体のどの状態にあるかを表した図を状態図という。状態図は、融解曲線・蒸気圧曲線・昇華圧曲線の 3 本の曲線によって、固体・液体・気体の領域に分けられている。

状態図についての記述として正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。ただし、$1.013\times 10^5\mathrm{Pa}$ を大気圧とする。

• ア　蒸気圧曲線上の温度・圧力では、固体と気体が共存できる。
• イ　水の融解曲線は右下がりであり、圧力を高くすると氷の融点は高くなる。
• ウ　三重点の温度・圧力では、固体・液体・気体の三つの状態が共存できる。
• エ　二酸化炭素の三重点の圧力は大気圧より高いので、大気圧のもとでドライアイスを加熱すると、液体を経て気体になる。

実際に存在する気体（実在気体）では、圧力 $P$、体積 $V$、物質量 $n$、絶対温度 $T$、気体定数 $R$ を用いた $\frac{PV}{nRT}$ の値は、厳密には 1 にならない。この値は、低温・高圧になるほど 1 から大きくずれ、高温・低圧になるほど 1 に近づく。

これに対し、分子自身の体積が 0 で、分子間力もまったくはたらかないと仮定した仮想的な気体は、どのような温度・圧力のもとでも気体の状態方程式 $PV=nRT$ に厳密に従い、$\frac{PV}{nRT}$ の値は常に 1 になる。このような仮想的な気体を何というか。漢字で答えよ。

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。