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毒物劇物取扱者試験問題
混合気体の全圧
問題
温度が一定の状態で、200kPaの一酸化炭素 1.0L と、100kPa の酸素 3.0Lを 5.0L の容器に封入したとき、混合気体の全圧として、適切なものはどれか次のうちどれか。
岐阜県
解 説
混合気体の示す圧力を全圧$P$、混合気体中の各成分気体が混合気体と同体積を占めるときの圧力を分圧$P_A$、$P_B$、‥という。
②ドルトンの分圧の法則
混合気体の全圧$P$は、各成分気体の分圧$P_A$、$P_B$、‥の和に等しい。
$P=P_A + P_B + \cdot \hspace{3pt} \cdot$
全圧は各成分気体の分圧の総和になります。
$\ce{CO}$の分圧$P_\ce{CO}$は、ボイルの法則により次のようになります。
\[ \begin{align*} P_1 V_1 &= P_2 V_2 \\ \\ 200kP_a \times 1.0\ce{L} &= P_\ce{CO} \times 5\ce{L} \\ \\ P_\ce{CO} &= \frac{200kP_a \times 1.0 \hspace{3pt} \ce{L} } {5 \hspace{3pt} \ce{L}} \\ \\ &= 40kP_a \end{align*} \]
同様に、$P_{\ce{O_2}}$は、次のようになります。
\[ \begin{align*} 100kP_a \times 3.0 \ce{L} &= P_{\ce{O_2}} \times 5\ce{L} \\ \\ P_{\ce{O_2}} &= \frac{100kP_a \times 3.0 \hspace{3pt} \ce{L} } {5 \hspace{3pt} \ce{L}} \\ \\ &= 60kP_a \end{align*} \]
よって、全圧は次のようになります。
\[ \begin{align*} P_\ce{CO} + P_{\ce{O_2}} &= 40kP_a + 60kP_a \\ \\ &= 100kP_a \end{align*} \]
選択肢(3)が適切ということになります。
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