CH3COCH3 vapor pressure 19℃ 5.33 kPa 3.50 g 22℃ 2.00 L

acetone liquid vapor equilibrium

The vapor pressure of acetone (CH3COCH3) at 19℃ is 5.33 kPa.

A 3.50 g sample of acetone is placed in a 2.00 L container at 22℃.

If the container is closed and the acetone is allowed to reach

equilibrium with its vapor, how many grams of liquid acetone remain?

(Assume that the vapor behaves like an ideal gas.)

아세톤(CH3COCH3)의 증기 압력은 19°C에서 5.33 kPa이다. 3.50 g 아세톤 시료를 22°C에서 2.00 L의 용기에 넣었다. 용기를 닫은 후 아세톤 액체가 아세톤 증기와 평형을 이루었다면, 몇 그램의 아세톤 액체가 남아 있는가? (증기는 이상 기체처럼 행동한다고 가정한다.)

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[1] 22℃에서 아세톤의 증기압 계산

> T1 = 19℃ + 273.15 = 292.15 K, P1 = 5.33 kPa

> T2 = 22℃ + 273.15 = 295.15 K, P2 = ? kPa

> acetone의 ΔH_vap = 31.3 kJ/mol

Clausius-Clapeyron 식

ln(P1 / P2) = ΔH_vap/R (1/T2 – 1/T1)

( 참고 https://ywpop.tistory.com/3133 )

ln(5.33 / P2) = (31300 / 8.314) (1/295.15 – 1/292.15)

5.33 / P2 = e^[(31300 / 8.314) (1/295.15 – 1/292.15)]

P2 = 5.33 / e^[(31300 / 8.314) (1/295.15 – 1/292.15)]

= 6.07591 kPa

---> 22℃에서 아세톤의 증기압

1 atm = 101.325 kPa 이므로,

6.07591 kPa × (1 atm / 101.325 kPa) = 0.05996457 atm

[2] 22℃에서 아세톤 증기의 질량 계산

PV = nRT 로부터,

( 참고 https://ywpop.tistory.com/3097 )

n = PV / RT

= [(0.05996457) (2.00)] / [(0.08206) (295.15)]

= 0.004952 mol

CH3COCH3의 몰질량 = 58.08 g/mol 이므로,

0.004952 mol × (58.08 g/mol) = 0.2876 g

---> 22℃에서 아세톤 증기의 질량

3.50 – 0.2876 = 3.2124 g

---> 남아있는 액체 아세톤의 질량

답: 3.21 g

[키워드] 아세톤의 증기압 기준, 아세톤의 증발열 기준

CH3COCH3 vapor pressure 19℃ 5.33 kPa 3.50 g 22℃ 2.00 L