水上捕集

（１）例題

過酸化水素の分解によって発生した酸素を、水上置換でメスシリンダー内に捕集する。メスシリンダー内の気体の体積が27℃, 1.013×10⁵Paで150mLであるとき、酸素の物質量は何molか、有効数字2桁で答えよ。ただし、27℃における水の飽和蒸気圧は3.6×10³Pa、気体定数はR=8.3×10³Pa・L/(K・mol)とする。

（2016年センター試験本試化学第1問問3）

（２）例題の答案

メスシリンダー内の期待は酸素と水蒸気の混合気体である。水蒸気の圧力は水の飽和蒸気圧の3.6×10³Paであるので、酸素の分圧は
1.013×10⁵－3.6×10³〔Pa〕
である。よって、酸素の物質量をnとすると、理想気体の状態方程式より
(1.013×10⁵－3.6×10³)×150×10^－3=n×8.3×10³×(273+27)
∴ x=5.88×10^－3≒5.9×10^－3

（３）解法のポイント

水上置換法で気体を集めた場合、その気体は水蒸気が混ざった混合気体であることに注意しましょう。

また、液体の水が存在するとき、気液平衡の状態にあるので、水蒸気の分圧は水の飽和蒸気圧となることも重要です。

（４）理解すべきこと

①気体の性質は気体分子で考えることで理解しやすくなります解説動画（気体の圧力、混合気体、ドルトンの分圧の法則、気体の運動エネルギー、気体の内部エネルギー、ボイルの法則、シャルルの法則、気液平衡、飽和蒸気圧）

②理想気体の状態方程式の使い方と計算の工夫の仕方を確認しましょう→理想気体の状態方程式の使い方（理想気体とは何か、混合気体の考え方、計算の工夫の仕方についても解説しています）

（５）参考

☆気体の性質（理論化学）の勉強法

☆理論化学の勉強法

☆理論化学の解説動画・授業動画一覧

☆理論化学知識テスト一覧

☆化学の解説動画・授業動画一覧（化学基礎・理論化学・無機化学・有機化学・高分子化合物）

☆化学知識テスト一覧（化学基礎・理論化学・無機化学・有機化学・高分子化合物）

☆化学計算の王道

☆計算のテクニック（化学）

☆化学学習に必要な参考書・問題集