プロパンと n-ブタンを液相中のモル分率がそれぞれ 0.6 と 0.4 になるように容器に入れ、温度を 20 ℃に保った | 学識 | 高圧ガス製造保安責任者丙種化学 (液化石油ガス)

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上級学識難易度目安約 30%

プロパンと n-ブタンを液相中のモル分率がそれぞれ 0.6 と 0.4 になるように容器に入れ、温度を 20 ℃に保った。このときの容器内の圧力 (ゲージ圧力) と、気相中のプロパンのモル分率の組合せとして、およそ正しいものはどれか。ラウールの法則に従うものとし、20 ℃における飽和蒸気圧 (絶対圧力) はプロパン 0.836 MPa、n-ブタン 0.208 MPa、大気圧は 0.1013 MPa とする。

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正解: 1. 圧力 0.48 MPa、気相中のプロパン 0.86

肢1が正解です。ラウールの法則では、各成分の分圧は「純成分の飽和蒸気圧 × 液相中のモル分率」で表されます。プロパンの分圧は 0.836 × 0.6 = 0.502 MPa、n-ブタンの分圧は 0.208 × 0.4 = 0.083 MPa で、全圧は 0.585 MPa (絶対圧力) です。ゲージ圧力にすると 0.585 − 0.1013 ≒ 0.48 MPa になります。気相中のプロパンのモル分率は分圧の比なので 0.502 ÷ 0.585 ≒ 0.86 で、液相 (0.6) より沸点の低いプロパンが気相に多く含まれます。肢2・肢4の 0.59 MPa は絶対圧力をそのままゲージ圧力とした値、肢3・肢4の 0.60 は液相と気相の組成が同じだとした誤りです。

関連キーワード: ラウールの法則・分圧・飽和蒸気圧・気液平衡・ゲージ圧力

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