混合気体の性質
1.
真空にした金属容器にメタン32g、酸素32gを入れたところ、全圧が3.0MPaとなった。メタンの分圧(MPa)として最も近い値はどれか。
- ⑴0.5
- ⑵1.0
- ⑶1.5
- ⑷2.0
- ⑸2.5
正解！
不正解！
⑷2.0
CH4:32g=2mol
O2:32g=1mol
分圧はモル比に比例するので
3.0×2/(1+2)
=2.0
2.
メタンとプロパンをある体積比で混合したところ、同一温度、同一圧力の空気と密度が等しくなった。メタンとプロパンの体積比として、最も近い値はどれか。ただし、空気は、窒素と酸素が体積比4:1で混合したものとし、物質はいずれも理想気体とする。
- ⑴50:50
- ⑵54:46
- ⑶60:40
- ⑷70:30
- ⑸82:18
正解！
不正解！
⑵54:46
空気1molは、窒素(N2)80%、酸素20%なので
28×0.8+32×0.2
=28.8g
メタンの体積比をaとし、プロパンの体積比を(a-1)とする
16×a+44(1-a)=28.8
a=0.54
プロパンの体積比は、1-0.54より0.46になる
よって、メタンとプロパンの体積比は54:46
熱・仕事・エネルギー
3.
圧力100kPaの理想気体10m^3を定圧膨張させて12m^3にした。このとき、理想気体がした仕事(kJ)として最も近い値はどれか。ただし、外気の圧力は100kPaとする。
- ⑴10
- ⑵20
- ⑶50
- ⑷120
- ⑸200
正解！
不正解！
⑸200
仕事W=P•(V2-V1)
=100×(12-10)
=200 (KJ)
熱容量
4.
容積一定の容器に入れた温度20°Cの窒素1.0kmolを、120°Cになるまで加熱した。このとき窒素に加えた熱量(kJ)として、最も近い値はどれか。ただし、加えた熱はすべて窒素の温度上昇に用いられるものとし、窒素の定積比熱容量 Cv=0.75kJ/(kg•K)とする。
- ⑴500
- ⑵1100
- ⑶2100
- ⑷2500
- ⑸3200
正解！
不正解！
⑶2100
Q=mCvΔT
m：空気の質量
Q=28×0.75kJ/(kg/K)×(120-20)℃
Q=2100 kJ