A 回答 (4件)
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No.2
- 回答日時:
最初の式2倍で2X+2Y=6.0
次の式を並べて2X+4Y=5.4
上式から下式を引き‐2Y=0.6
両辺-0.5倍で、Y=-0.3
科学の薬品重量だと、マイナスとかあり得ないので無理。
No.3
- 回答日時:
>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。
No.4
- 回答日時:
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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