誰に聞いても、どこを調べてもわからなくて困ってます。
どなたか解答よろしくお願いします・・・

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メタン、エチレン、およびアセチレンよりなる混合気体500mlに触媒を用いて
水素を付加したところ、350mlの水素が付加した。また、この混合気体500ml
を完全燃焼させるのに酸素を1200ml要した。この混合気体の体積組成を求めよ。

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さっぱりわからないんです。教科書にも「体積組成」なんて言葉載ってないし・・・

お助け下さい!!

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A 回答 (5件)

同温同圧のメタン=x(ml),エチレン=y(ml),アセチレン=z(ml)を混合して、同温同圧で500mlにしたとする(まどろっこしい言い方ですが後で説明します)。


混合体積  x+y+z=500
水素の体積 y+2z=350
反応した酸素の体積(化学反応式より)2x+3y+5z/2=1200
この3式より
x=250,y=150,z=100
よって分子数の割合はそれぞれを500で割って、
メタン50%、エチレン30%、アセチレン20%
となります。
 もちろん、物質量(mol)を使って式をたてても同じことです。この場合は、上の3つの式を22400で割った3つの式になります。
 さて、「体積組成」についてですが、私はこの言葉は嫌いです。気体の体積とは、気体分子が動くことができる体積なのです。つまり、この場合、メタンもエチレンもアセチレンも気体の体積は500mlなのです。分子数が異なることによって違うのは圧力なのです。この場合は圧力の比が5:3:2です。しかし、「分子数比」つまり「圧力比」のことを化学用語では「体積組成」というのです。物理が専門の私はこの言葉にしばらく悩まされました。
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つけたし。



計算に入るときに、最初の状態での
メタン  x[mol]
エチレン y[mol]
アセチレンz[mol]
と置いて考えましょう。

最後の段階までmolで計算するのがポイントです。
では、頑張って。
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お答えです。



2つとも、大正解です!!
そう、メタンには水素は付加しません。というか、できません。
(すみません、混乱させる書き方で、失礼しました・・・)

酸素との結合について
メタンの化学式は正解です。同様にして、エチレン、アセチレンについても考えてみてください。

あとは、係数を頼りに方程式を作って、連立させて解けばOKだと思います。
わからなければ、また聞いてください。
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「体積組成を求めよ」についてですが、


気体は物質にかかわらず、同気温同圧力なら
同じ体積中には同じだけの物質量が存在するので、
要はmay-may-jpさんの言うとおり、体積比を求めればいいと思います。

そして、その体積比というのは、mol比と一緒ですので、
化学式を書けばそれぞれの反応に必要な酸素や水素の量が分かると思いますので、
求めることが出来ると思います。
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この回答へのお礼

体積比のことだったんですね。
化学式から求まることはわかるのですが、
付加が入ってくる事によってとまどっています。

お礼日時:2002/01/25 21:39

まず、この問題は、1)3つの気体に水素が付加する、2)3つの気体と酸素が反応する、の2つの部分に分かれると思います。

「体積組成を求めよ」とは、つまり、この3つの気体の混合比を求めよ、ということと同意です。比で出すのか、体積[ml]で出すのかは定かではないですが・・・。

まず、メタン、エチレン、アセチレンそれぞれに水素が付加するとき、酸素が結合するときの化学式(計6通り)を書いてみてください。そこから考えましょう。

それでも分からなければ補足してください。
では、頑張って。

この回答への補足

メタンは単結合のみなので付加はしないのでは?
二重結合、三重結合のあるエチレン、アセチレンが付加するのはわかるのですが。

酸素と結合するというのはつまり
CH4+2O2→CO2+H2O
みたいなことでしょうか??

うーん、まださっぱりわかりません。お返事お待ちしています・・・

補足日時:2002/01/25 21:31
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>仮にエタノールだけを取り出したとして,つまり純エタノールだけを取り出したのであれば,体積は元に戻り結果的に50mL取り出したことになると思うのですが.

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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。

Aベストアンサー

「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。

「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」...続きを読む

Q混合気体の燃焼と体積

水素、アセチレン、一酸化炭素の混合気体Aがある。A50mlに酸素60mlを加えmこれらを完全燃焼させたところ体積は37.5mlになった。燃焼後の気体を水酸化ナトリウム水溶液に通すと堆積は12.5mlになった。Ani含まれていた。アセチレンの体積は何mlか。

燃焼の反応式は、それぞれ次のようになる。
H2+(1/2)O2→H2O
C2H2+(5/2)O2→2CO2+H2O
CO+(1/2)O2→CO2
・・・以下省

教えてほしいところ
この反応式を使って、連立して答えを求めていました。
しかし、熱化学反応の式でないので係数が分数って駄目じゃないんですか??
なぜ、間違った係数で計算しているのに答えが求まるんでしょうか???

Aベストアンサー

係数は整数という、化学反応式の約束事からは逸脱していますが、反応に関与する物質量の比については間違っていないからです。


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