大学入学共通テスト（理科） 過去問
令和4年度（2022年度）追・再試験
問94 (化学（第1問） 問3)

（a）〜（c）の現象に関する記述ア〜ウはすべて正しいです。

ア　正しい

圧力が一定になっているとき、

単位時間に液面から蒸発するシクロヘキサン分子の数と

凝縮するシクロヘキサン分子の数が等しくなります。

つまり、気体→液体の変化と液体→気体の変化が

同時に同じ強さで起こっているため、

広く見ると変化が止まっているように見えています。

この状態を平衡状態といいます。

よって、アの記述は正しいです。

イ　正しい

蒸発は液体の表面だけでなく液体内部でも起こっています。

鍋でお湯を沸かすと、底の方から泡が出てくることを

確認できます。

よって、イの記述は正しいです。

ウ　正しい

沸騰のメカニズムを正しく理解しましょう。

沸騰は液体内部の蒸気圧（気体になろうとする力）が

外圧（大気圧や容器内の圧力）を上回った際に、発生します。

つまり、81℃よりも低い温度で再び沸騰した、ということは

81℃のときよりも小さい熱エネルギーで沸騰できたということです。

これは、外圧（容器内の圧力）が81℃の大気圧より小さかったことを意味します。

よって、ウの記述は正しいです。

この問題は気液平衡と蒸気圧（蒸気圧曲線を含む）を正しく理解しているかどうかがポイントになります。

ア 正しい

液体の蒸発が密閉された容器の中で起こると、状態変化は起こっているのに、見かけ上は分子の数が変わっていない状態になります。

この状態のことを気液平衡といいます。

この問題の場合、シクロヘキサンは気液平衡の状態にあるので、単位時間に液面から蒸発するシクロヘキサン分子の数と凝縮するシクロヘキサン分子の数が等しくなります。

イ 正しい

密閉されていない容器の中では、液体の温度を上げた時、沸点に達した際に液体の表面だけでなく、内部からも激しく気化が起こります。

ウ 正しい

ガラス容器の全体を室温の水で冷却すると、容器内の気体の圧力は大気圧より低くなります。

したがってシクロヘキサンの沸点も低くなりますので、81℃よりも低い温度で沸騰します。

以上のことからア、イ、ウすべて正しい記述ということになります。

「ア　　（a）の状態に達したとき、単位時間に液面から蒸発するシクロヘキサン分子の数と凝縮するシクロヘキサン分子の数が等しい。」

正しいです。

圧力が一定になっている状態（気液平衡）では、見かけの変化はなくても、蒸発と凝縮がつり合っている状態になっています。

「イ　　（b）では、液体の表面だけでなく内部からもシクロヘキサンが蒸発している。」

正しいです。

沸騰とは、「液体の内部でも気体になる状態変化」のことです。

「ウ　　（c）では、容器内の圧力は、大気圧よりも低くなっている。」

正しいです。

「ガラス容器内の空気を追い出した後、加熱をやめてすぐにガラス容器にゴム栓をした」ため、中の圧力は空気が追い出された分低くなっています。

このことは、元々の温度より低い温度で沸騰することとも整合性が取れています。