基礎 part1 気体の性質

テキスト

 

ボイルの法則

  • 温度が一定の時、気体の圧力体積反比例する
P×V=一定
P×V1=P2×V2
P:圧力 V:体積
 
  • 温度が一定の場合、風船を気圧(圧力)の高いとこへもっていくと体積が小さくなる
  • 圧力が2倍なら体積は1/2倍

 

シャルルの法則

  • 圧力一定の時、体積絶対温度比例する
V/T=一定
V1/T1=V/T2
V:体積 T:絶対温度

  • 圧力一定の場合、風船内の温度が上がれば体積は大きくなる
  • 絶対温度が2倍になると体積も2倍

ボイル―シャルルの法則

  • ボイルの法則とシャルルの法則を合わせた法則
  • 一定量の気体の体積は、圧力反比例し、絶対温度比例する
PV/T=一定
P:圧力 V:体積 T:絶対温度

理想気体

  • 分子間力体積を無視した仮想的な気体
  • 高温低圧の実在気体は理想気体に近い

理想気体の状態方程式

  • 理想気体の量、圧力、体積、絶対温度の関係を表す式
P×V=n×R×T
P:体積 T:絶対温度 n:理想気体の量 R:気体定数

ドルトンの分圧の法則

  • 混合気体の全圧は、成分気体の分圧の和に等しい
混合気体の各成分の分圧=全圧×モル分率
 

臨界現象

  • 気体が液体との共存領域を経ずに、直接液体に変わる現象を臨界現象、その点を臨界点という
  • 臨界温度以上では、圧力をどんなに上げても気体を液化することはできない

粘性・粘度

  • 粘性―液体や気体が流動する際、各成分が互いに抵抗し合う性質
  • 粘度―抵抗しあう程度
  • 気体の粘度温度が高くなると大きくなるが、圧力が変わってもほとんど変わらない

ヘンリーの法則

  • 溶解度が小さい気体では、 一定温度で液体に溶解する気体の量は気体の圧力に比例

ラウールの法則

  • 溶媒に不揮発性物質を溶解すると、 純溶媒に比べて蒸気圧が低下する

動画コンテンツ

ミニテスト

第1問

一定質量の気体の体積は圧力に比例し、絶対温度に反比例する
不正解、圧力に比例し、絶対温度に反比例する→圧力に反比例し、絶対温度に比例する
一定質量の気体の体積は圧力に反比例し、絶対温度に比例する
正解!

第2問

臨界温度温度以上では、圧力をいくら上げても気体を液化することはできない
正解!
臨界温度以上であっても、圧力を上げれば気体を液化することができる
不正解、圧力を上げれば液化することができる→圧力をいくら上げても気体を液化することはできない

第3問

ドルトンの分圧の法則によれば、混合気体における各成分の分圧は、全圧に各成分の質量比率をかけたものに等しい
不正解、質量比率→モル分率
ドルトンの分圧の法則によれば、混合気体における各成分の分圧は、全圧に各成分のモル分率をかけたものに等しい
正解!

第4問

気体の粘度は、温度が高くなるにつれて大きくなるが、圧力が変わってもほとんど変わらない
正解!
気体の粘度は、温度や圧力によってほとんど変わらない
不正解、気体の粘度は、温度によってほとんど変わらない→温度が高くなるにつれて大きくなる

過去問題

第1問

理想気体に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか

一定質量の気体の体積は圧力に比例し、絶対温度に反比例する
正解!一定質量の気体の体積は圧力に反比例し、絶対温度に比例する
一定圧力で、一定質量の気体の温度を上げると、気体の体積は増加する
不正解
一定温度で、一定質量の気体を膨張させると、気体の圧力は減少する
不正解
気体の種類が違っても、同じ温度、同じ圧力の時、同じ体積の中には同数の分子が存在する
不正解
気体の状態方程式に含まれる気体定数R(J/(mol・K))は、気体の種類によらず一定の値となる
不正解

第2問

気体の法則に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか

ヘンリーの法則では、溶解度が小さい場合、一定の温度で一定質量の液体に溶解する気体の質量は、気体の圧力に比例する
不正解
ドルトンの分圧の法則では、混合気体の全圧は、各成分の分圧の和である
不正解
アボガドロの法則によれば、すべての気体は、同じ温度、同じ圧力の時、同じ体積の中に同数の分子が存在する
不正解
ファン・デル・ワールスの状態式は、分子間引力と気体分子の体積を考慮して理想気体の状態方程式を補正したものである
不正解
臨界温度以上であっても、圧力を上げれば気体を液化することができる
正解!臨界温度温度以上では、圧力をいくら上げても気体を液化することはできない

第3問

気体の性質に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか

気体の粘度は、温度や圧力によってほとんど変わらない
正解!気体の粘度は、温度が高くなるにつれて大きくなるが、圧力が変わってもほとんど変わらない
理想気体では、混合気体の全圧は、各成分気体の分圧の和に等しい
不正解
実在気体は、高温あるいは低圧の条件では、理想気体に近い性質を示す
不正解
常圧での気体の熱伝導率は、温度の上昇とともに増加する
不正解
臨界温度以上では、圧力をどんなに上げても気体を液化させることはできない
不正解

第4問

気体の諸性質に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか

ボイル・シャルルの法則によれば、一定の質量の体積は、圧力に反比例し、絶対温度に比例する
不正解
ドルトンの分圧の法則によれば、混合気体における各成分の分圧は全圧に各成分の質量比率をかけたものに等しい
正解!質量比率→モル分率
ファン・デル・ワールスの式は、分子間引力と気体分子の体積を考慮して理想気体の状態方程式を補正する式である
不正解
相変化を伴わない物質の温度変化により吸収または放出される熱を顕熱、相変化に伴い、吸収又は放出される熱を潜熱という
不正解
密閉容器内の液化ガスにおいて、気相と液相が平衡状態で共存するとき、気相の圧力を蒸気圧という
不正解

 

計算テキスト

ボイル―シャルルの法則

PV/T=一定
P:圧力 V:体積 T:絶対温度

気体の状態方程式

P×V=n×R×T
P:体積 T:絶対温度 n:理想気体の量 R:気体定数

絶対温度

絶対温度(T)=摂氏温度(℃)+273
  • ボイル―シャルルの法則や気体の状態方程式を使う際は絶対温度を用いる

モル(mol)

  • 原子や分子のセット数
  • 各原子や分子を6×1023個集めると1molになる
モルのイメージ

茶碗に入ったご飯に対し、お米○○粒とは数えませんよね?普通は茶碗1杯とか○○合と数えるはずです。モルも一緒で、原子や分子、6×1023個の集まりを1molと数えます

各単原子物質(ガス主でよく出る)のモル質量
C=12g N=14g O=16g H=1g
各多原子物質(ガス主でよく出る)のモル質量
酸素(O2=O(16g)×2=32g
窒素(N2=N(14g)×2=28g
メタン(CH4=C(12g)+H(1g)×4=16g
プロパン(CH8=C(12g)×3+H(1g)×8=44g
水(H2O)=H(1g)×2+O(16g)=18g

過去問題(計算問題)

第1問

解答

第2問

解答

第3問

解答

第4問

解答
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