問 題
図は、25 ℃ におけるエタノール－水－ジエチルエーテル系の液液平衡関係を表したものであり、縦軸はエタノールの質量分率、横軸はジエチルエーテルの質量分率であり、三角図中の曲線は溶解度曲線である。
いま、水とジエチルエーテルを1：1 で混合したものにエタノールを少しずつ加えていく。このときの液相の変化に関する次の記述の ㋐，㋑，㋒ に当てはまるものの組合せとして最も妥当なのはどれか。
「エタノールを加える前，水とジエチルエーテル混合液は，二つの液相に分かれている。エタノールを加えると，エタノールの量が少ないうちは， ㋐が，エタノールがある量を超えると， ㋑。
この変化が起こるときのエタノールの質量分率は，およそ㋒である。」
| ㋐ | ㋑ | ㋒ | |
| 1 | 二つの液相に分かれたままである | 一つの均一相になる | 0.28 |
| 2 | 二つの液相に分かれたままである | 一つの均一相になる | 0.72 |
| 3 | 二つの液相に分かれたままである | 三つの液相に分かれるようになる | 0.28 |
| 4 | 三つの液相に分かれることになる | 一つの均一相になる | 0.72 |
| 5 | 三つの液相に分かれることになる | 二つの液相になる | 0.28 |
正解 (1)
解 説
水とエタノールはよく混ざることが基礎知識です。エタノールを加えていけば、少なくとも水とエタノールは１つの相を形成すると考えられます。よって三つの液相に分かれるとは考えられません。正解は１～３です。
さらに、同じ理屈により、エタノールの量が増えたからといって、三つの液相に分かれるとは考えられません。よって、正解は 1 or 2 とわかります。
変化が起きるのは、図の溶解度曲線をまたいだ時であろうと考えられます。まず水とジエチルエーテルが１：１であって、エタノールがまだ加えられていなかったのだから、横軸におけるジエチルエーテルの質量分率が 0.5 の所からスタートします。
エタノールを加えていくことで、三角図における上の方へ上がっていくため、エタノールの質量分率が大体 0.3 弱で溶解度曲線をまたぐと読み取ることができます。よって、㋒は 0.28 です。イメージは、下図のようになります。
以上より、正解は 1 です。
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