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メタンを完全燃焼させると、水と二酸化炭素が生じる
(1) メタン4Lと酸素12Lを混合し、メタンを完全燃焼させた。燃焼後の気体の体積は標準状態で何Lか。ただし生じた水の体積は無視できるものとする。
(2) メタン11.2Lを完全燃焼させるには、空気は標準状態で何L必要か。ただし空気の体積組成を窒素80%、酸素20%とする。
この2題の解説をお願いします。

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A 回答 (3件)

メタンの完全燃焼


CH4 + 3O2 → CO2 + 2H2O  ← この式はすぐに描けるようにしておくこと、試験ではメタンではなく、何かの炭化水素で出る可能性があります。

メタン1に対して酸素3が燃焼に使われ、二酸化炭素1が生じる。

(1) 問題文で与えられている「メタン4Lと酸素12L」が標準状態なら(それしか解きようがない) 4Lの二酸化炭素が残る。

(2) メタン11.2Lを完全燃焼 → 酸素は3倍必要 で空気中に酸素は1/5存在 ∴ 3×5倍の空気が必要になる。
11.2×15=183L の空気が必要。

最初の化学式が描けるかどうかが勝負ですね、試験では、エタンやプロパン、ブタン、エチレン、メタノール 等等 色々な炭化水素(アルコール含む)の燃焼が出てきます。
その時、燃焼の化学式を描けるようにしておくこと、覚えるとキリがないので、すぐに描けるようにしておかないといけないです。
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>最初の化学式が描けるかどうかが勝負


と書いておいて私自身が間違えました、申し訳ないです。
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(2)メタン一分子を完全燃焼させるのに


酸素分子が2個必要。
CH4+202=CO2+2H2O
一分子の占める体積はガスの種類に無関係である事を使うと
純粋酸素なら 11.2x2=22.4 L 必要。
空気では1/5が酸素なので
必要な空気は
22.4 ×5=112 L

(2)が解れば(1)は解るよね。

この問題では影響しないけど
標準状態 というだけで圧力と温度が決まるのは
高校の化学だけ。酷いことに同じ化学でも分野によって
標準状態のデフォルトは異なります。
圧力と温度を明示するか、NTP、SATP、STP
と書いた方が良い。
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