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#化学#化学理論#大学入試過去問(化学)#気体の性質#理科(高校生)#獨協医科大学
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問題文全文(内容文)：
2. 次の文章を読み、下の問1〜4に答えなさい。（解答番号 $\boxed{1}$〜$\boxed{5}$）
液体に対する溶解度の小さい気体が一定量の液体に溶ける場合、液体へ溶解する気体の物質量は、温度が一定であれば、その気体の分圧に比例する。酸素は、水に対する溶解度が小さい気体として扱うことができ、水に対する溶解量と温度との関係は次の表のように表すことができる。なお、表中の $T_1$、$T_2$ は $0^\circ\mathrm{C}$ または $40^\circ\mathrm{C}$ のいずれかである。
表 $1.0\times10^5\,\mathrm{Pa}$ の酸素が水 $1.0\,\mathrm{L}$ に接したときの溶解量 [mol]
\[
\begin{array}{c|c}
\text{温度}[\mathrm{^\circ C}] & \text{溶解量}[\mathrm{mol}]\\
\hline
T_1 & 2.2\times10^{-3}\\
20 & 1.4\times10^{-3}\\
T_2 & 1.0\times10^{-3}
\end{array}
\]
問1 文中の下線部について、この法則の名称として最も適切なものを、次の①〜⑥のうちから一つ選びなさい。 $\boxed{1}$
① アボガドロの法則 ② シャルルの法則 ③ ヘスの法則
④ ファントホッフの法則 ⑤ ヘンリーの法則 ⑥ ボイルの法則
問2 気体の水への溶解度と温度について、一般に、温度を高くすると $\boxed{\text{ア}}$ ため、気体の水への溶解度は $\boxed{\text{イ}}$することが知られている。よって、表中の $T_1$、$T_2$ のうち $0^\circ\mathrm{C}$ にあたるのは $\boxed{\text{ウ}}$ であると考えられる。
文中の空欄 $\boxed{\text{ア}}$～$\boxed{\text{ウ}}$ に入る記述や語句の組合せとして最も適切なものを、次の①〜⑧のうちから一つ選びなさい。 $\boxed{2}$
\[
\begin{array}{c|c|c|c}
& \boxed{\text{ア}} & \boxed{\text{イ}} & \boxed{\text{ウ}}\\
\hline
① & \text{気体分子の熱運動が激しくなる} & \text{増加} & T_1\\
② & \text{気体分子の熱運動が激しくなる} & \text{増加} & T_2\\
③ & \text{気体分子の熱運動が激しくなる} & \text{減少} & T_1\\
④ & \text{気体分子の熱運動が激しくなる} & \text{減少} & T_2\\
⑤ & \text{気体分子と水分子の間の分子間力が強くなる} & \text{増加} & T_1\\
⑥ & \text{気体分子と水分子の間の分子間力が強くなる} & \text{増加} & T_2\\
⑦ & \text{気体分子と水分子の間の分子間力が強くなる} & \text{減少} & T_1\\
⑧ & \text{気体分子と水分子の間の分子間力が強くなる} & \text{減少} & T_2
\end{array}
\]
問3 $20^\circ\mathrm{C}$、$1.0\times10^5\,\mathrm{Pa}$ の空気と接している水 $2.0\,\mathrm{L}$ に溶けている酸素の質量 $\left[\mathrm{mg}\right]$ として最も適切なものを、次の①〜⑨のうちから一つ選びなさい。ただし、空気中の酸素のモル分率は $0.20$ とする。 $\boxed{3}$mg
① $18$ ② $22$ ③ $45$
④ $56$ ⑤ $67$ ⑥ $72$
⑦ $88$ ⑧ $90$ ⑨ $1.8\times10^2$
問4 次の図に示すように、滑らかに動き、質量が無視できるピストンが付いた容器に、十分に気体を取り除いた水 $5.0\times10^{2}\,\mathrm{mL}$ と酸素 $5.0\times10^{-3}\,\mathrm{mol}$ を入れた。この容器を温度および圧力を自由に調節できる装置に入れて、装置内の温度と圧力を $0^\circ\mathrm{C}$、$1.0\times10^5\,\mathrm{Pa}$ に保ったところ、溶解平衡状態に達し、ピストンの移動が止まった。なお、酸素は理想気体としてふるまい、水の蒸気圧、体積変化及び凝固は無視できるものとする。次の (1)、(2) に答えなさい。（図は動画内参照）
(1) 溶解平衡時において、水に溶解していない酸素の体積 $\left[\mathrm{mL}\right]$ の値として最も適切なものを、次の①〜⑨のうちから一つ選びなさい。 $\boxed{4}$mL
① $16$ ② $25$ ③ $50$
④ $64$ ⑤ $81$ ⑥ $88$
⑦ $1.0\times10^2$ ⑧ $1.1\times10^2$ ⑨ $1.2\times10^2$
(2) さらに、装置内の温度と圧力を $40^\circ\mathrm{C}$、$1.0\times10^5\,\mathrm{Pa}$ に保ったところ、新たな溶解平衡状態に達し、ピストンが停止した。この溶解平衡状態において、水に溶解していない酸素の体積 $\left[\mathrm{mL}\right]$ を $V_5$、(1) で求めた水に溶解していない酸素の体積を $V_4$ とするとき、$\dfrac{V_5}{V_4}$ の値として最も適切なものを、次の①〜⑧のうちから一つ選びなさい。 $\boxed{5}$
① $0.70$ ② $0.90$ ③ $1.1$
④ $1.3$ ⑤ $1.5$ ⑥ $1.7$
⑦ $1.9$ ⑧ $2.1$
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