平成25年度 問28 化学プロセス
100 kPa、27 ℃ の空気で充満されている \(100\ \mathrm{m^{3}}\) の密閉した室内で、純度 100% の硫黄 96 g を完全燃焼させた。室内の二酸化硫黄濃度の増加に最も近い値はどれか。ただし、気体定数 \(R = 8.3\ \mathrm{m^{3}\,Pa\,K^{-1}\,mol^{-1}}\)、硫黄の原子量は 32、酸素の原子量は 16 とし、室内の温度上昇は無視できるものとする。
①
22 volppm
②
267 volppm
③
249 volppm
④
747 volppm
⑤
22,400 volppm
正答
④ 747 volppm
硫黄 96 g は 3 mol。硫黄 1 mol が燃焼するとき、1 mol の二酸化硫黄が生成します。
$$\mathrm{S} + \mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{SO_2}$$理想気体の状態方程式 \(PV = nRT\) より、
$$V = \frac{3\times 8.3\times 300}{100\times 10^{3}} = 0.0747\ \mathrm{m^{3}}$$空気 \(100\ \mathrm{m^{3}}\) に対し二酸化硫黄 \(0.0747\ \mathrm{m^{3}}\) のため \(0.0747/100 = 7.47\times 10^{-4}\)、つまり 747 volppm です。