大問Ⅰ　二酸化炭素の状態図と状態変化物質の状態・難易度 標準　

1 ②（液体のみが存在する）

　領域Bは融解曲線OYより右（高温側）、蒸気圧曲線OZより上（高圧側）にある範囲である。固体にも気体にもならないので液体のみが存在する。

2 ⑧（液体と気体の区別がつかない）

　領域Dは臨界点Z（31℃、74×10⁵ Pa）より高温かつ高圧の範囲である。臨界点を超えると液体と気体の密度の差が消えて界面が現れず、両者を区別できない超臨界状態になる。

3 ④（融解）

　曲線OYは三重点Oから高圧側へ立ち上がる、固体の領域Aと液体の領域Bの境界線である。固体が液体に変わる温度と圧力の関係を表すので融解曲線という。

4 ④（固体と液体が共存している）

　状態図の境界曲線上では、その両側の2つの状態が平衡を保って共存する。曲線OYは領域A（固体）と領域B（液体）の境界なので、固体と液体が共存する。

5 ⑦（固体，液体，気体が共存している）

　点Oは昇華曲線OX・融解曲線OY・蒸気圧曲線OZの3本が交わる三重点である。三重点では固体・液体・気体の3つの状態が同時に平衡で存在する。

6 ②（吸収）

　温度が−57℃未満で圧力を下げると、領域A（固体）から昇華曲線OXを越えて領域C（気体）へ移る。粒子間の結合を切って自由に運動させる変化なので、熱量を吸収する。

7 ④（昇華）

　固体から液体を経ずに直接気体へ変わる状態変化を昇華という。領域Aから領域Bを通らずに領域Cへ移っているので昇華である。

8 ②（吸収）

　圧力 P₁ を一定にして温度を上げると、領域B（液体）から蒸気圧曲線OZを越えて領域C（気体）へ移る。分子間力を振り切る変化なので、熱量を吸収する。

9 ⑤（蒸発）

　液体から気体への状態変化は蒸発である。固体を経由しないので昇華ではなく、気体から液体への凝縮とも向きが逆である。

10 ④（T₁ から T₂ までごくわずかに右上がりで、T₂ で体積が不連続に大きく跳び上がり、その後は温度に比例して直線的に増加する）

　T₁ から T₂ までは液体のみで、液体の体積は温度を上げてもほとんど変わらないので傾きは非常に小さい。T₂ に達すると蒸発が起こり、液体がすべて気体に変わるまで温度一定のまま体積が大きく増える。蒸発し終えた後は理想気体の状態方程式 V＝nRT÷P₁ に従い、体積は絶対温度に比例して直線的に増加する。

11 ⑦（曲線OZ上）

　点Fから点Hの間は、加圧して体積を減らしても圧力が一定に保たれている。これは気体が液体に凝縮している途中で、液体と気体が共存している状態である。液体と気体が共存するのは蒸気圧曲線OZ上である。

12 ②（領域B）

　点Iは点Hより高圧側にあり、加圧しても体積がほとんど減少しない。すべてが液体になっているので、液体のみが存在する領域Bに相当する。

13 ④（29）

　点Fから点Hは圧力一定で、1 mol がすべて気体のときの体積が点Fの 0.50 L、すべて液体のときの体積が点Hの 0.050 L である。点Gで液体が x mol、気体が 1−x mol 存在するとすると 0.050x＋0.50(1−x)＝0.20 より x≒0.666 mol。CO₂ の分子量は 44.0 なので、液体の質量は 0.666×44.0≒29 g である。