沸騰と外圧

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。

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。

次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして正しいものを、下のア〜エから 1 つ選べ。

> 真空にした密閉容器に液体を入れて一定温度に保つと、はじめは液体の蒸発が進むが、やがて単位時間あたりに蒸発する分子の数と凝縮する分子の数が等しくなり、見かけ上、蒸発も凝縮も止まったような状態になる。この状態を（ a ）といい、このときの蒸気の圧力をその液体の蒸気圧（飽和蒸気圧）という。液体の温度を高くすると、蒸気圧は（ b ）なる。液体の蒸気圧が外圧と等しくなると、液体の表面だけでなく内部からも蒸発が起こるようになり、沸騰が始まる。

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。

物質の状態変化と粒子間にはたらく力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。

• ア　ドライアイスを常圧の空気中に置くと、液体にならずに直接気体の二酸化炭素になる。この状態変化を凝華という。
• イ　同じ物質 1 mol で比べると、蒸発熱は融解熱よりも小さい。これは、液体から気体になるときに切り離される粒子間の引力が、固体から液体になるときよりも小さいためである。
• ウ　一定の圧力のもとで純物質の固体を加熱すると、融解が始まってからすべてが液体になるまで温度は一定に保たれる。この間に加えた熱は、粒子間の引力に逆らって粒子の規則正しい配列をくずすために使われる。
• エ　塩化ナトリウムの融点がナフタレンの融点よりはるかに高いのは、塩化ナトリウムの結晶の粒子間にはたらくファンデルワールス力が、ナフタレンの分子間にはたらくファンデルワールス力よりも強いためである。
• オ　液体の沸点は、液体の表面にかかる外圧を低くすると高くなる。

$1.013\times 10^5\mathrm{Pa}$ のもとで、$-20{}^{\circ }\mathrm{C}$ の氷に、単位時間あたり一定の熱量を加え続けたところ、温度は次のように変化した。

• 温度が上がり、$0{}^{\circ }\mathrm{C}$ になると、しばらくの間 $0{}^{\circ }\mathrm{C}$ のまま一定になった。氷がすべて液体の水になると、再び温度が上がり始めた。
• $100{}^{\circ }\mathrm{C}$ になると、しばらくの間 $100{}^{\circ }\mathrm{C}$ のまま一定になった。水がすべて水蒸気になると、再び温度が上がり始めた。$100{}^{\circ }\mathrm{C}$ で一定だった時間は、$0{}^{\circ }\mathrm{C}$ で一定だった時間よりも長かった。

この変化と、状態変化・粒子間にはたらく力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、加えた熱はすべて水（氷・水・水蒸気）に与えられ、外部に逃げないものとする。

• ア　$0{}^{\circ }\mathrm{C}$ で温度が一定の間、加えた熱は粒子の熱運動を激しくすることだけに使われ、粒子どうしの結びつきの状態は変わらない。
• イ　$100{}^{\circ }\mathrm{C}$ で一定だった時間のほうが長いのは、同じ物質量で比べると、水の蒸発熱が融解熱よりも大きいためである。
• ウ　$100{}^{\circ }\mathrm{C}$ で温度が一定の間、液体から気体への変化は液体の表面だけで起こり、液体の内部からは気泡が生じない。
• エ　$0{}^{\circ }\mathrm{C}$ で温度が一定の間、容器の中には固体の氷だけが存在し、液体の水は存在しない。
• オ　水の沸点が、同じ 16 族元素の水素化合物である硫化水素の沸点より高いのは、水分子の間にはファンデルワールス力がはたらかないためである。