平成24年度 問33

 酸素ガスと窒素ガスの混合気体を303 Kの水に通気したときに水溶液中の酸素濃度が20質量ppmとなった。混合ガス中の酸素濃度として最も近い値はどれか。
 なお、PA=HCA(PA:平衡ガス分圧/Pa、H:ヘンリー定数/Pa m3 mol-1、CA:ガスAの溶解度/mol m-3)、酸素ガスの303 Kでのヘンリー定数Hは8.66×104 Pa m3 mol-1とする。
 また、水の分子量は18、酸素の分子量は32、混合気体の圧力は1.013×105 Paとする。

  1. 20%
  2. 35%
  3. 50%
  4. 65%
  5. 80%

解答解説

正答は3番です。

水溶液中の酸素濃度が20質量ppmとあるため、水1,000,000 gに20g、つまり1kgの水に20mgの酸素が溶解している計算です。今回、ガスAの溶解度CAをmol m-3の単位で計算しますので水1 m3(=1000 L=1000 kg)あたりの酸素溶解量は20gです。

酸素20gの分子量は20/32 molです。これがCAの値となります。

酸素ガスの303 Kでのヘンリー定数Hが8.66×104 Pa m3 mol-1とされています。

ヘンリーの法則を用いるとPA=8.66×104×20/32=5.41×104 Paです。

混合気体の圧力が1.013×105 Paであるため、5.41×104 / 1.013×105×100=53%です。つまり50%が一番近い値となります。

2024年3月10日 広告

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