物質の状態と気体（知識）の問題
互いに反応しない気体どうしを、一定の温度・体積の容器に入れた混合気体について、次の文を読んだ。
「混合気体の全圧は、各成分気体の分圧の [ a ] に等しい。また、各成分気体の分圧の比は、各成分気体の [ b ] の比に等しい。」
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、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。ただし、気体はすべて理想気体とみなす。
| a | b | |
|---|---|---|
| ア | 和 | 質量 |
| イ | 積 | 物質量 |
| ウ | 和 | 物質量 |
| エ | 積 | 質量 |
この問題で使うもの
- 分圧の法則とモル分率（説明と入口の問題）
この問題を解けるようになるまで（9 技能）
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右端（太枠）がこの問題で使う技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。
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「分圧の法則とモル分率」を使います。全圧と分圧の関係、分圧の比が何の比に等しいかを思い出しましょう。
ヒント 2
同じ温度・同じ体積では より となり、各成分の分圧は に比例します。また、全圧は各成分が示す圧力を合わせたものです。
ヒント 3
全圧は各成分の分圧を足し合わせたものなので、a は「和」です。これでアとウに絞れます。あとは、分圧が比例するのが質量か物質量かを から判断しましょう。
答えと解説
答えを見る
ウ
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解説を読む
使う技能: 分圧の法則とモル分率
空欄 a について
混合気体の各成分が、同じ温度・同じ体積の容器に単独で入っているときに示す圧力を、その成分の分圧という。混合気体の全圧は、各成分気体の分圧の 和 に等しい（ドルトンの分圧の法則）。たとえば成分 A、B の分圧を 、 とすると、全圧 は
となる。分圧の「積」ではないので、a は 和 である。
空欄 b について
同じ温度・同じ体積では、気体の状態方程式 より、各成分の分圧は物質量に比例する。
よって
となり、分圧の比は 物質量 の比（モル分率の比）に等しい。気体の圧力は分子の数で決まり、分子 1 個の重さ（分子量）にはよらないので、分子量の異なる気体どうしでは質量の比は分圧の比と一致しない。よって b は 物質量 である。
各選択肢について
- ア: a は正しいが、b の「質量」が誤り。分圧の比は分子量によらず、物質量の比に等しい。
- イ: b は正しいが、a の「積」が誤り。全圧は分圧の和である。
- ウ: a・b ともに正しい。
- エ: a の「積」、b の「質量」がともに誤り。
よって答えは ウ である。
別解
ドルトンの分圧の法則より、混合気体の全圧は各成分気体の分圧の和に等しい（a = 和）。同温・同体積では より分圧は物質量に比例するので、分圧の比は物質量の比に等しい（b = 物質量）。質量の比ではない。よってウ。