平成23年度 問28

1bar（10⁵Pa）、27℃の空気で充満されている100m³の密閉した室内で、純度100%の硫黄96gを完全燃焼させた。室内の二酸化硫黄濃度の増加（volppm）に最も近い値はどれか。ただし、気体定数R=0.083 L・bar・K^-1・mol^-1、硫黄の原子量は32、酸素の原子量は16とし、室内の温度上昇は無視できるものとする。

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2. 67
3. 249
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解答解説

正答は4番です。

硫黄の原子量は32であり、純度100%の硫黄96gは3molです。また硫黄1molが燃焼する時、1molの二酸化硫黄が生成します。
S + O₂ = SO₂

理想気体の状態方程式PV=nRTより、生成する二酸化硫黄の体積を求めます。
V＝nRT/P＝3 mol × 0.083 L・bar・K^-1・mol^-1 × 300 K / 1 bar＝74.7 L＝0.0747 m³

100 m³の密閉した室内に対して燃焼する硫黄96gは微小量ですので、燃焼時の体積や温度への影響は無視すると考えます。空気100 m³に対し二酸化硫黄0.0747 m³のため0.0747/100＝0.000747（747×10^-6）、ppmオーダーで表すため1,000,000（10⁶）で割ると747volppmです。