2021年阪大化学第2問

第2問は溶液と蒸気圧の問題です。初見では何やってるかわからん人もいたでしょう。
図2は難しめの模試ではまあまあ出てくるタイプなんで、経験があると有利ではありますが、
今一度きちんと問題の趣旨をつかみ、現象を自分の口でペラペラと説明できるくらいまで
理解しましょう


まずは以下の要点を押さえましょう。
全圧= PA*× xA + PB*×(1-xA)(xAはモル分率)・・・(*)
① → 圧力と液体中のAのモル分率の関係

② → 圧力と気体中のAのモル分率の関係

問1 AとBが気液平衡のときの圧力がP₁である。容器内の圧力をP₁より少し大きくすると、
A,Bの圧力はPA*, PB*より上回ると考えられ、A,Bは各蒸気圧より強い外圧で押されている
と考えられるため、Ⅰの状態では「液体」。

また、A,BはPA*, PB*に達するまで気化することを考えると、圧力が低いⅡの領域は「気体」。
水の状態図を見慣れていれば何となく想像はつく。
Ⅰ:液体、Ⅱ:気体

問2 (*)に代入して解くだけ。圧力P₂ではAのモル分率は液体中でxA、気体中でyAということ。
3.7×10⁴=7.5×10⁴ xA+2.5×10⁴(1- xA) → xA0.24

問3 (気体中の分圧比)=(モル比)に着目。
    yA = 7.5×0.24/3.7 = 0.486≒ 0.49

問4 g=gas(気体)、L=liquid(液体)
  Aが1mol中zA mol含まれていたとする。また、液体中の物質量をn molとすると、
  Aの総物質量について以下の等式が成り立つ。


問5 zA=0.75。nG/n=1より、zA= x+y / 2→ x+y=1.50。
圧力が増加すると、x+yも大きくなり、P=5.5×10⁴ Paのときにx+y≒1.42などを
指標にする
と、P=5.75×10⁴ Paのときに xA=0.65,yA=0.85となり、確かにx+y=1.50
を満たす。
∴P=5.75×10⁴ Pa


【講評】
見た目は難しそうだが、実際は典型的な問題(問4はやや計算が大変だが)。状況が理解できたら
or 曖昧でも類題経験があればできる難易度である。何気に問1が一番思考力を問われたかも。

重要問題集を概ね解けるようになれば、本試や実戦模試の過去問の順に繋ぐとよいでしょう。

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