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高校化学オススメ勉強サイト紹介 http://tomo-chem.com/chemistry-at-highschool/

詳しい単元の内容は他サイトが充実している(上記リンク参照)ので、このブログでは、予備校講師のともけむがよく生徒から聞かれる質問とその回答を書いていくことにする。

このページでは、「化学反応式と mol 計算」についてだ。

混合気体のとき化学反応式を2つ書く時があるのは?(混合気体の燃焼の解き方)

例えば次の問題を見てほしい。

センター化学I 2014
水素とメタンの物質量の比が2:1の混合気体が標準状態で 3.0L ある。これを完全燃焼させるには,標準状態の空気は何L必要か。
ただし、空気に含まれる酸素の体積の割合は20%とする。

2つの気体(水素とメタン)を同時に燃焼させている。よくある間違った反応式の書き方として次のようなものがある。

 

よし、 mol 計算するから、化学反応式をちゃちゃっと書いちゃおー。
$\ce{2H2 + 2CH4 + 5O2 -> 2CO2 + 6H2O}$
この反応式はいけない。なぜなら、$\ce{H2 }$ と $\ce{CH4}$ は反応しないのに (係数比が 2 : 2 なので) mol 比で1 : 1 で反応する、という意味になってしまうからだ。
ポイント反応しない 2 つの気体を同時に燃焼させるときは、それぞれで反応式を立てよう!
(正答)
気体の場合は 物質量 (mol )の比= 体積(L)の比

水素とメタンの物質量の比が2:1の混合気体が3.0Lあるので、

水素は 2.0L 、メタンは 1.0L 存在している。

 
  $\ce{2H2 + O2  ->  2H2O}$  ・・・① 
  $\ce{CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O}$ ・・・②
① より、$\ce{H2 : O2}$ = 2 : 1 であるから、水素の燃焼に必要な $\ce{O2}$ は 1.0 L
② より、$\ce{CH4 : O2}$ = 1 : 2 であるから、メタンの燃焼に必要な $\ce{O2}$ は 2.0 L
よって混合気体全体の燃焼に必要な $\ce{O2}$ は 1.0 L + 2.0 L = 3.0 L だから、
必要な空気は、
( $\ce{O2}$ ): (空気) = 20 % : 100 % = 3.0 L :  $x$ L 
$x = \displaystyle \frac{ 3.0 × 100 }{ 20 }$
$x = 15 $ (L) が答えである。 
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