温度と圧力を一定に保ち、500mLの酸素中で放電したところ、一部の酸素が反応し、オゾンが生成した。反

温度と圧力を一定に保ち、500mLの酸素中で放電したところ、一部の酸素が反応し、オゾンが生成した。反応後の気体の全体積は480mLだった。反応後の気体に含まれるオゾンの体積は、同温・同圧に換算して何mLか。

この問題の解法を教えてください。

No.1 回答者： windwald 回答日時： 2019/10/14 21:03

・化学反応が起こってそのときの量の関係を問う問題です。

このような問題で、化学反応式も書かないでは解くことはできません。
・化学反応式の係数の比＝反応する物質量の比＝反応する気体の体積比を利用できそうですね。
・「一部の酸素が反応し」は裏を返せば一部の酸素は反応せず残っていると言うことです。
・反応後のオゾンの体積を文字式で表せば、反応によって生じたオゾンの体積も、反応した一部の体積も、反応せず残った酸素の体積も、その文字を用いた式で表せますね。
・反応後の気体とは反応せず残った酸素と、反応によって生じたオゾンのことですね。

No.2 ベストアンサー 回答者： yhr2 回答日時： 2019/10/15 16:00

同温同圧で、オゾンの生成によって気体の体積が 500 mL → 480 mL になったということですよね。

気体の酸素分子は O2、一方オゾンは気体で O3 ですから、生成式は
　3O2 → 2O3
ということです。
気体の酸素 3 mol が、オゾン 2 mol になります。

ということで、生成したオゾンの mol 数を X [mol] とすれば、そのもととなった酸素は (3/2)X [mol] ということです。

両気体を理想気体とみなせば、同じ mol 数の酸素とオゾンの体積は等しいので、両気体の合計 mol 数の減少分
　(3/2)X [mol] - X [mol] = (1/2)X [mol]
の体積が、体積減少分
　500 - 480 = 20 [mL]
に相当することになります。

(1/2)X [mol] の体積が 20 [mL] なら、X [mol] では 40 [mL] になります。
従って、オゾンの体積は 40 mL です。