ボイルシャルルの法則
1.
一定質量の理想気体を圧力100kPa、温度300K、体積30m^3の状態から、圧力400kPa、温度400Kの状態にした時の体積(m^3)として最も近い値はどれか
- ⑴10
- ⑵20
- ⑶30
- ⑷40
- ⑸50
正解！
不正解！
⑴10
ボイル・シャルルの法則より
P•V=n•R•T
100×30=n×R×300
n•R=10…①
400×V=n•R×400
①より
400×V=10×400
V=10
気体の状態方程式
2.
ボンベから、流量4.48m^3/hで1時間気体を使用すると、質量が0.4kg減少した。ボンベに入っていた気体はどれか。ただし、気体は理想気体とする。
- ⑴水素
- ⑵プロパン
- ⑶メタン
- ⑷窒素
- ⑸酸素
正解！
不正解！
⑴水素
4.48(m^3/h)×1(h)×10^3(L/m^3)/22.4(L/mol)
=200(mol)
上記より
0.4(kg)/200(mol)
=2(g/mol)
1(mol)=2(g)なのは水素
3.
ボンベから、流量6.72m^3/hで30分間気体を使用すると、質量が2.4kg減少した。ボンベに入っていた気体として、次のうち、最も適切なものはどれか。ただし、気体は理想気体とし、流量は標準状態(温度0°C、圧力101325Pa)における値とする。
- ⑴水素
- ⑵メタン
- ⑶エタン
- ⑷プロパン
- ⑸酸素
正解！
不正解！
⑵メタン
流量6.72m^3/hで30分間気体を使用した場合、
6.72m^3/h×0.5h
=3.36m^3
=3360L
アボガドロの法則より
3360(L)/22.4(L/mol)
=150mol
質量が2.4kg=2400g
2400(g)/150(mol)
=16(g/mol)
メタンは分子量16(g/mol)
4.
温度27℃、圧力830kPaで質量11kgの二酸化炭素の体積(m^3)として最も近い値はどれか。ただし、気体は理想気体とし、気体定数R =8.3J/(mol•K)とする。
- ⑴0.1
- ⑵0.25
- ⑶0.5
- ⑷0.75
- ⑸1.0
正解！
不正解！
⑷0.75
CO2:1mol=44g
11 (kg)/44 (g/mol)
=0.25 (kmol)
P•V=n•R•T
830×V=0.25×8.3×(27+273)
V=0.75
5.
温度27°C、圧力240kPaのメタンの体積が415Lであるとき、このメタンの質量(kg)として、最も近い値はどれか。ただし、メタンは理想気体とし、気体定数R=8.3J/(mol•K)とする。
- ⑴0.064
- ⑵0.32
- ⑶0.64
- ⑷3.2
- ⑸6.4
正解！
不正解！
⑶0.64
気体の状態方程式より
PV=nRT
n=PV/RT
n=(240 kPa×415 L) / {8.3×(27+273)K}
≒40 mol
16×40
=640g
=0.64kg
6.
プロパン22kgを27°C、100kPaで完全に気化させた場合の体積(m^3)として、最も近い値はどれか。ただし、プロパンは理想気体とし、気体定数は8.3J/(mol•K)とする。
- ⑴10
- ⑵12
- ⑶16
- ⑷20
- ⑸34
正解！
不正解！
⑵12
PV=nRT
V=nRT/P
プロパン22kgは500mol
V=500×8.3×(27+273)/(100×10^3)
V=12.45 m^3
V≒12 m^3