物質の状態と気体の問題
容積 の密閉容器に、一酸化炭素 と酸素 を入れ、点火して一酸化炭素を完全に燃焼させた。反応は
で表される。反応後、容器の温度を にしたとき、容器内の気体の全圧は何 か。気体はすべて理想気体とみなし、気体定数を として、有効数字 2 桁で求めよ。
この問題で使うもの
- 反応前後の混合気体の圧力（説明と入口の問題）
この問題を解けるようになるまで（27 技能）
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ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
技能「反応前後の混合気体の圧力」を使う。まず反応後に容器内に残っている気体の物質量を求め、その合計を状態方程式に代入する。
ヒント 2
係数の比 を使って、反応前・変化量・反応後の物質量の表をつくる。
ヒント 3
反応後は が 、 が 残る。 として を計算する。
答えと解説
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解説を読む
密閉容器内で気体が反応するときは、まず化学反応式の係数の比から反応後の各気体の物質量を求め、その合計を状態方程式 に代入して全圧を求める。
手順 1: 反応後の各気体の物質量を求める。
係数の比 より、 が完全に燃焼するとき、 は 消費され、 が 生成する。（ は あるので足りている。）
| 反応前 | |||
| 変化量 | |||
| 反応後 |
（単位は ）
手順 2: 反応後の気体の物質量の合計を求める。
手順 3: 状態方程式で全圧を求める。
絶対温度は なので、
有効数字 2 桁にすると である。
反応後の容器内の気体（ と ）はどちらも理想気体とみなすので、ドルトンの分圧の法則により全圧は合計の物質量だけで決まる。
よって、全圧は である。
別解
2CO + O2 → 2CO2 で、CO 0.20 mol は O2 0.10 mol と反応して CO2 0.20 mol を生じる。O2 は mol 残る。反応後の気体は CO2 0.20 mol と O2 0.10 mol で合計 0.30 mol。 K。 Pa。有効数字 2 桁で Pa。検算: 反応前の物質量は 0.40 mol で、反応後は 0.30 mol（2CO+O2→2CO2 で物質量が 0.10 mol 減る）と一致。