Xｇ＋Ｙｇ=3.0ｇ 2Xｇ＋4Ｙｇ=5.4ｇという考え方は不可能ですか？ 16g/molㆍXmo

締切済

質問者：高校生_
質問日時：2024/02/20 23:18
回答数：4件

Xｇ＋Ｙｇ=3.0ｇ
2Xｇ＋4Ｙｇ=5.4ｇ
という考え方は不可能ですか？

16g/molㆍXmol＋44g/molㆍＹmol=3.0
(2X＋4Ｙ)mol×18g/mol=5.4
という考え方でないとダメですか？

また違う考え方があったら教えてください。
何故molで考えるのでしょうか

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回答 (4件)

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No.4

回答者： yhr2
回答日時：2024/02/21 09:46

No.3 です。

おそらく、物質の量の測り方である mol の考え方を理解できていませんね？

原子であれ分子であれ、それを「アボガドロ定数」（= 6.02 × 10^23）の個数だけ集めると、それが「1 mol」の物質量になります。

そして、原子や分子を「アボガドロ定数」（= 6.02 × 10^23）の個数だけ集めると、その質量が「原子量」「分子量」「式量」に「グラム」を付けた数値になるのです。（というか、そうななるように決めた数値が「アボガドロ定数」（= 6.02 × 10^23）ということ。原子や分子１個は極めて軽いが、このぐらいの個数を集めると「グラム」のオーダーになる）
それが「mol」の意味です。
「同じ mol なら原子・分子の個数が同じ」ということです。

化学反応は分子・原子どうしで起こり、「化学反応式」は「原子・分子が何個ずつで反応するか」を表すのですが、それは「目には見えない」し「測定もできない」ので、全体を「アボガドロ定数倍」して「原子・分子が何 mol ずつで反応するか」を表すと考えるのです。
そうすれば「グラム」で測定できる程度の「目に見える量」になるからです。
ということで、物質の量を「mol」で表すと便利なのです。

例を挙げれば
・炭素（原子量12）を「アボガドロ定数」（= 6.02 × 10^23）の個数だけ集めると（つまり 1 mol の物質量）、その質量は 12グラム。ということは、炭素12 のモル質量は 12 g/mol。

・酸素（原子量16）を「アボガドロ定数」（= 6.02 × 10^23）の個数だけ集めると（つまり 1 mol の物質量）、その質量は 16グラム。ということは、酸素16 のモル質量は 16 g/mol。
　気体の酸素は酸素原子が2個結合した「分子：O2」の形なので、分子量は 32。従って酸素分子を「アボガドロ定数」（= 6.02 × 10^23）の個数だけ集めると（つまり 1 mol の物質量）、その質量は 32グラム。ということは、酸素ガスO2 のモル質量は 32 g/mol。

・CO2 （分子量44）を「アボガドロ定数」（= 6.02 × 10^23）の個数だけ集めると（つまり 1 mol の物質量）、その質量は 44グラム。ということは、CO2 （分子量44）のモル質量は 44 g/mol。

「化学反応式」で表わされた分子数の比を「質量」で表わすと「分子量、原子量」によってまちまちの値になるが、「mol」で表わせば分子数の比に一致するので便利なのです。
「mol」を「質量」に変換するには「分子量・原子量」（= mol 質量）をかければよいだけ。

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No.3

回答者： yhr2
回答日時：2024/02/21 01:00

＞何故molで考えるのでしょうか

化学反応式は、「分子数」あるいは「モル数」を表わしているからです。

メタン、プロパンの燃焼は
　CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O　　　　　①
　C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O　　　　②
ですね。

上記の①は
「メタン分子１個と酸素分子２個が反応して、二酸化炭素分子１個と水分子２個を生成する」
ということを表します。

でも、「分子」なんて目に見えないし「重さ」も測りようがないので、「目に見えて重さが測れる」ようにするために、全体を「アボガドロ数：NA」倍にして
「メタン分子 NA 個と酸素分子 2NA 個が反応して、二酸化炭素分子 NA 個と水分子 2NA 個を生成する」
といえば、それぞれの重量は「分子量 g の何倍か」で表わせます。

その「アボガドロ数：NA 個」を「1 mol」と呼んで、①の式を
「メタン分子１mol と酸素分子２mol が反応して、二酸化炭素分子１mol と水分子２mol を生成する」
と読みます。
それが化学反応式の「読み方」です。

あなたの式では、X がメタンの質量、Y がプロパンの質量ですか？
だったら
　X [g] + Y [g] = 3.0 [g]　　　　(A)
はよいけれど
　2X [g] ＋ 4Y [g] = 5.4 [g]　　　(B)
は意味不明です。

①、②の「H2O」の係数「2」「4」は、上に書いたように「分子数」あるいは「モル数」を表わしているのであって、「質量」を表わしているのではありませんから (B) は成立しません。
X、Y [g] から「モル数」換算するには、分子量（= モル質量）で割って
・メタンのモル数： X/16 [mol]
・プロパンのモル数：Y/44 [mol]
です。
同様に、水 5.4 [g] は
　5.4/18 [mol]
です。
①式：メタン 1 mol から水 2 mol が生成する
②式：プロパン 1 mol から水 4 mol が生成する
ことから
　(X/16) × 2 + (Y/44) × 4 = 5.4/18　　　(C)

(A)(C)の連立から X, Y [g] を求めればよいです。
上記は、X, Y を「質量 [g]」として「mol」の関係を立式しています。
(A) が「質量」の関係を立式したもの、(C) が「モル数」の関係を立式したものです。

これに対して、そこに書かれている「模範解答」は、X, Y を [mol] として、
「質量」の関係を立式しています。

つまりは、モル数と質量の変換をきちんとして、「質量」および「モル数」の関係を一貫・統一して立式すればよいだけです。

問題では「求めよ」といわれているのが「mol」なので、模範解答のようにするのが普通でしょうね。