令和5年度 問32

一般に、希薄成分Aが気相と液相の間に存在して平衡状態になっているとき、ヘンリーの法則が成り立つ。

$$ p_{A}=Hx_{A}$$

ここで、
　P_A：A成分の気相の分圧（Pa）
　x_A：A成分の液相のモル分率（－）
　H：ヘンリー定数（Pa）
である。
20℃、1気圧（1.01×10⁵ Pa）の空気（20.1 vol%の酸素を含む）の中において平衡状態になっている水に溶けている酸素のモル分率（－）として、最も適切な値はどれか。

1. 5×10¹⁴
2. 2×10¹⁰
3. 2×10⁵
4. 5×10^-6
5. 5×10^-11

解答解説

正答は4番です。

温度が20℃のため、表からヘンリー定数は4.1×10⁹ Paです。

空気には20.1 vol%の酸素を含むと記載があるため、1気圧（1.01×10⁵ Pa）では1.01×10⁵×0.201＝0.203×10⁵ Paの酸素が含まれています。

酸素のモル分率をx_Aとし、ヘンリーの法則を用いると0.203×10⁵＝4.1×10⁹ × x_Aが成り立ちます。x_Aは5×10^-6 です。