物質の状態と気体（知識）の問題

$27{}^{\circ }\mathrm{C}$ で、発生させた水素を水上置換によってメスシリンダーに集めた。集めた気体は水面と接したまま十分に時間がたっており、温度は $27{}^{\circ }\mathrm{C}$ に保たれている。また、メスシリンダーの内側と外側の水面の高さを一致させたので、メスシリンダー内の気体の全圧は大気圧に等しい。

メスシリンダー内に集めた気体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、水素は水にとけないものとする。

• ア　集めた気体は水素だけからなり、水蒸気は含まれない。
• イ　集めた気体中の水素の分圧は、大気圧から $27{}^{\circ }\mathrm{C}$ における水の飽和蒸気圧を引いた値に等しい。
• ウ　集めた気体中の水素の分圧は、大気圧に等しい。
• エ　集める水素の量を多くするほど、集めた気体中の水蒸気の分圧は大きくなる。

冷蔵庫で冷やした飲み物をガラスのコップに入れて室内に置いておくと、コップの外側の表面に水滴がついた。これは、コップの近くの空気中の水蒸気が冷やされて液体の水になったためである。

このときに起こった状態変化の名称と、その変化で水が周囲に対して熱を吸収するか放出するかの組み合わせ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　蒸発・熱を吸収する
• イ　蒸発・熱を放出する
• ウ　凝縮・熱を吸収する
• エ　凝縮・熱を放出する
• オ　昇華・熱を吸収する

液体の蒸気圧と沸騰に関係する身近な現象や操作について述べた次の記述のうち、最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。ただし、液体はすべて純物質とする。

• ア　圧力鍋の中では、鍋内の圧力が高くなることで水の蒸気圧が小さくなるため、水の沸点は $100{}^{\circ }\text{C}$ より高くなる。
• イ　高い山の上で水を沸騰させているとき、加熱を強めるほど、沸騰している水の温度は上がり続ける。
• ウ　同じ温度で比べると、ジエチルエーテルの蒸気圧は水の蒸気圧より小さいので、ジエチルエーテルの沸点は水の沸点より低い。
• エ　ピストン付きの密閉容器内で、水とその水蒸気が気液平衡にあるとき、温度を一定に保ったまま容器の体積を大きくすると、水が残っている限り水蒸気の圧力は小さくなる。
• オ　高い山の上では大気圧が低いので、水の蒸気圧が大気圧と等しくなる温度が低くなり、水は $100{}^{\circ }\text{C}$ より低い温度で沸騰する。

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

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。