高校化学（混合気体の体積）

4.0molの窒素と1.0molの酸素からなる混合気体の体積は何Lか。

ここで混合気体と呼ばれているものは空気のことですよね？
もし、【2molの水素と1molの酸素から・・・】という問題だったら
2H2＋O2＝2H2O
となり、
2mol＝44.8L
と答えることが出来るんですが

ここで求めないといけないのは空気の体積ですよね。
空気の組成式？なんて無いのでどうやって式を立てればいいかわかりません・・・。
教えてください。

No.5 ベストアンサー 回答者： ye11ow 回答日時： 2009/07/05 21:36

「混合気体」とは、水素、窒素、酸素、二酸化炭素、アルゴンなどの、

さまざまな気体が混合されているものをいいます。

空気は、
窒素（７８％）、酸素（２１％）、アルゴン（０．９％）、二酸化炭素（０．０３％）、
その他の微量成分（ネオン、ヘリウム、メタンなど）の混合気体ですが、
空気以外にも混合気体はいろいろと存在します。

自分で好きなように気体を混ぜれば、任意の混合気体を作ることができます。
したがって、このたびの問題では、
「4.0molの窒素と1.0molの酸素からなる混合気体」について考えればいいのです。

ところでちょっと脱線しますが、気体の体積は、温度や圧力によって変化します。
注射器の中に一定量の気体を詰めて、
ピストンを引けば、体積は大きくなり、
ピストンを押せば、体積は小さくなります。
ピストンでかける圧力で気体の体積が変わってくるのです。
また、ピストンをゆるゆるにしておいて、温度を上昇させれば、
気体は膨張して体積が大きくなります。

１モルの気体（正確には理想気体）の体積が２２．４リットルなのは、
標準状態（０℃、１気圧[atm]）においてです。
気体の体積について話をするときは、
温度や圧力の条件を指定する必要があります。

それでは、標準状態（０℃、１気圧）における、
「4.0molの窒素と1.0molの酸素からなる混合気体の体積」を考えます。
１モルの気体の標準状態での体積は、
気体の種類が異なるものであっても、ほぼ同じく約２２．４リットルです。
また、窒素と酸素は通常反応しないので、
この混合気体は、窒素と酸素合計５モルの分子を含む気体だといえます。
このとき体積は、５×２２．４リットルとなるはずです。

ついでですが、「2molの水素と1molの酸素」の例を挙げられましたが、
水素と酸素を単に混合しただけでは、Ｈ２Ｏは生成しません。
合計３モルの混合気体のままです。
（標準状態の体積は、３×２２．４リットルになりますね）
火をつけて爆発させるなどして、化学反応を起こして始めて、
Ｈ２Ｏは生成します。

質問者さんは、習った知識を応用していろいろと考えるタイプだと思います。
自分からあれこれと考えていくからこそ、正しいことや誤りに気づき、
サイエンスへの理解が深まっていきます。
これからも積極的にどんどんと考えて、あれこれと頭を使うことを楽しみ、
そして、正解にたどり着き、「そうなんだ」と納得したときの喜びを味わいながら、
ぜひ学習していってくださいね。

No.6 回答者： km1939 回答日時： 2009/07/08 14:30

質問があいまいで、No1さんの言うように

　　答えは出ません．気体に関する質問ですから、温度、圧量
　　は最低条件です。

No.4 回答者： htms42 回答日時： 2009/07/05 20:45

＞もし、【2molの水素と1molの酸素から・・・】という問題だったら

2H2＋O2＝2H2O
となり、2mol＝44.8L　と答えることが出来るんですが

なぜ混ざっただけの気体を反応させるのですか。
なぜ生じた水が全て気体だと言えるのですか。
なぜ０℃、１気圧の体積、２２．４Ｌが出てくるのですか。
　・　どこにも温度、圧力は指定されていません。
　・　０℃、１気圧の水蒸気というのは存在しません。

No.3 回答者： IdleMaster 回答日時： 2009/07/05 20:40

窒素：N2　4.0mol

酸素：O2　1.0mol

の混合気体です。
別に化学反応を考える必要は無い様に思います。

温度、圧力を標準状態とするならば、
単純に
22.4[l/mol]×(4+1)[mol]＝112(l)

でいいんじゃないでしょうか？

No.2 回答者： doc_sunday 回答日時： 2009/07/05 20:24

何で、

>4.0molの窒素と1.0molの酸素からなる混合気体
を空気と決めつけるのですか、これは厳密に純窒素と純酸素の混合物です。
水や二酸化炭素はもとよりアルゴンも入ってはいません。
なお、この問題は温度と圧力が指示されていませんから「解けません」。

No.1 回答者： wildcat-yp 回答日時： 2009/07/05 20:12

単に３molの気体では？