解答正・・・(ア)1(イ)720/12 = 60(ウ)60×(1/3) = 20(エ)100×20 = 2000
(オ)1000/100 kmol = 10(カ)CaC2(キ)C2H2(ク)同(ケ)10(コ)ファン・デル・ワールス(サ)1.57×105
(シ)0.446(10×103)2(ス)51.5×10-6
(セ)(273 + 15)(ソ)≫(タ)151(チ)不適
ヒント
● CaCO3 → CaO + CO2 …@, CaO + 3C → CaC2 + CO …A
CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2 …B
@, A, Bより CaCO31000 kg = 10 kmolからC2H2は10 kmolできる。
アセチレンの体積を求めるためには, 理想気体でないので次のファン・デル・ワールス式を使う。 (P
+ n2a/V2)(V - nb) = nRT
この式に各値を入れると
{1.57×105 + 0.446(10×103)2/V2}(V - 10×103×51.5×10-6) = 10×103×8.31(273 + 15)
整理すると,
(1.57 + 446/V2)(V - 51.5×10-2) = 239.3 …@
V≫51.5×10-2とすると 1.57V2 - 239.3V + 446 = 0
よって, 2次方程式の解の公式より, V = 151, 1.88 m3
理想気体とすると PV = nRTから V = 152 m3
以上より, 求めるアセチレンの体積は, 1.88 m3は不適で, 151m3となる。
●次のCardanoの解法によって@を解くとアセチレンの体積は151.1m3となる。
x3 + ax2 + bx + c = 0 …@’
ここで, x = y−(a/3)とおくと@’は y3 + py + q = 0 …A
ただし, p = b−(a2/3), q = (2a3/27)−(ab/3) + c
m, nを次のように取ると
m = {-(q/2) + (q2/4 + p3/27)1/2}1/3
n = {-(q/2) - (q2/4 + p3/27)1/2}1/3
Aの実根は y = m + n
よって, @’の実根は x = m + n - (a/3)
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