問4
メタン 4 g と二酸化炭素 11 g との混合気体を 1.0 気圧にしたとき、メタンの分圧として正しい値は、次のうちどれか。ただし、水素、炭素及び酸素の原子量は、それぞれ 1、12 及び 16 とする。
- (1)0.3 気圧
- (2)0.4 気圧
- (3)0.5 気圧
- (4)0.6 気圧
- (5)0.7 気圧
正答 (3)
分圧は、混合気体全体の圧力を物質量の比で分けたものです。
メタン(CH₄、分子量 16)4 g = 0.25 mol、二酸化炭素(CO₂、分子量 44)11 g = 0.25 mol
メタンの分圧 = 1.0 気圧 × 0.25 ÷ (0.25 + 0.25) = 0.5 気圧
よって(3)が正しい値です。質量の比(4:11)で分けてしまうと、別の答えになります。分圧は必ず物質量(mol)の比で分けましょう。
この問題で狙われた罠:混合気体の分圧(計算)
分圧=全圧×モル分率。質量の比ではなく物質量(mol)の比で分ける。
なぜ?
気体の圧力は分子の数で決まり、分子の重さでは決まらない。
出典:公益財団法人 安全衛生技術試験協会 公表試験問題(令和5年度 第2回・2024年2月実施)